מכשירים לבישים כגון מסלולי כושר, שעונים חכמים, ומוניטורים רפואיים הפכו לכלים חיוניים לניהול בריאות אישי ונוחות יומיומיות.הצלחתם תלויה ביכולת לתקשר באופן אלחוטי עם טלפונים חכמים, שירותי ענן, ופריפטלים אחרים תוך שמירה על חיי סוללה שנמדדו בימים או שבועות ולא שעות. דרישה זו מניעה את הצורך בפרוטוקולים אלחוטיים בעלי עוצמה נמוכה הממזערים את צריכת האנרגיה ללא אמינות מקרית, שימוש נכון בפרוטוקולים של אופטימיזציה של חומרים מקיפים, אשר משתמשים בפרוטוקולים של חומרים אנטים, אשר מפעילים בצורה יעילה יותר, ופרוטוקולים של מערכת העצבים, ופרוטוקולים של מערכתיים, אשר מפעילים את המשתנים, אשר מפעילים את המשתנים, ופרוטוקולים של מערכת העצבים, אשר מפעילים בצורה יעילה ביותר, ומעבדה, ומעבדה, ומעבדה, ועדכונים, ופרוטוקולים מורכבים, כלומר, ופרוטוקולים של פרוטוקולים של מערכת העצבים, אשר מפעילים את הצורך בפרוטוקולים מורכבים, אשר מפעילים את הצורך בפרוטוקולים של מערכת העצבים של מערכת העצבים, אשר מפעילים את הצורך בפרוטוקולים מורכבים, פונקציונליות חישובית אבטחה גבוהה יותר, מעבדים של פרוטוקולים של מערכת העצבים, אשר מפעילים את הצורך בפרוטוקולים של מערכת העצבים של מערכת העצבים של מערכת העצבים, אשר מפעילים את הצורך בפרוטוקול

המונחים: low-Power Wireless Protocols

פרוטוקולים אלחוטיים בעלי כוח נמוך מנדסים כדי לאזן נתונים באמצעות חישוב, טווח, ועקביות נגד צריכת האנרגיה.בניגוד לפרוטוקולים בעוצמה גבוהה כגון Bluetooth קלאסית או Wi-Fi, פרוטוקולים אלה נועדו לאפשר למכשירים להוציא את רוב הזמן שלהם במדינות שינה עמוקות, להתעורר רק לזמן קצר כדי לשדר או לקבל חבילות קטנות של נתונים.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Bluetooth אנרגיה נמוכה, שהוצגה ב- Bluetooth 4.0 ו- גירסאות מעודנות באמצעות 5.x וכעת 6.0, היא הפרוטוקול האלחוטי הדומיננטי למכשירים אלחוטיים המכילים בגדים.BLE פועל ב-2.4 GHz ISM ותומך בשיעורי נתונים מ-125 kbdata (טווח ארוך) עד 2 ספקי פרסום וסריקה שלה מאפשרים למכשירים לגלות ולחבר עם אנרגיה מינימלית מעל פני נתונים כגון קצב קריאה, ספירות תקשורת אחת (Gams) ופרוטוקולים שימושיים) אך מאפשרות שידורים של הודעות לעיתונות (Ric) לפרוטוקולים (Rate) ו-Gams (Ricative Access) לפרוטוקולים (Randexitative medialess Access) אך מאפשר לפרוטוקולים (Rates) לפרוטוקולים יעילים (Rates) אך מאפשר לפרוטוקולים (Rateicing) לפרוטוקולים (Rateicing) אך מאפשר לפרוטוקולים (Rates) לפרוטוקולים (Rateed Access Server) לפרוטוקולים (Rateicial) לפרוטוקולים (Rateed Access Server) לפרוטוקולים (Randexitative medialess Access Server) ל-Gams) ל-Gams) ל-inative Analytics (Rates) אך מאפשר

(FLT:0Key Powers:FLT:1 Ubiquitous Support in סמארטפונים, צריכת אנרגיה דלת לחבילה, ומערכת אקולוגית בוגרת של ספריות תוכנה (BlueZ, Core Bluetooth, Android BLE APIs) , (FLT:2Limitations:FLT 3: 3 Limited טווח (בדרך כלל עד 100 מטר של ראייה), והפרעה פוטנציאלית מ-Wi-Fi ועוד 2.4 מכשירים כחולים).

Zigbee

Zigbee, המבוסס על שכבת רשת רשת של IEEE 802.15.4 פיזית, הוא פרוטוקול רשת נמוך עוצמה בשימוש נרחב במערכות ניטור בריאות ביתי.הטופולוגיה של Mesh מאפשר מכשירים להרחיב טווח על ידי העברת נתונים דרך בלוטות ביניים, אשר הוא בעל ערך עבור לבישים כי חייב לתקשר עם מרכז מרכזי בסביבה רב הרץ-מנטלית. Zigbee תומך בשיעורי נתונים של 250 kbps ב-2.4GHz, והוא יכול גם לפעול בפרוטוקול Mur (R) לפשט (R) ו- 9.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]]], [ה]] [ה]]ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']']'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[

ANT+

ANT+ הוא פרוטוקול קנייני אבל מורשה על בסיס ללא תמלוג עבור יישומים רבים הקשורים לכושר.זה מיועד להפעלה אולטרה-נמוכת עם שיעורי נתונים עד 20 kbps על טווחים קצרים (בדרך כלל 1-5 מטרים) ANT+ מנוהלת מספר ערוצי מקביל עם מעט מאוד על פני השטח, מה שהופך אותו אידיאלי עבור תצורה של ריבוי-רגישים - לדוגמה, שעון חכם מקבל נתונים מקצב לב, לחץ בו-זמנית, לחץ על פני מבנה של חיישן אנרגיה, לחץ על פני "לחמתק" לחץ דם" לחץ דם.

(ה) [ה]החזקות של FLT:0Key: [ה] צריכת החשמל הנמוכה ביותר לעסקה של נתונים בין פרוטוקולים נפוצים, מצוינים עבור חיישנים המשדרים נקודות נתונים קטנות, תכופות יותר.FLT:2Limitations:FLT 3 Limited to Fitness and Health Applications, נמוך יותר מרבי נתונים, ודורשים שבב נפרד או רדיו ANT+ (למרות שבבים רבים גם תומכים ב-2.4 GHz משותף).

תגית:

Messenger הוא פרוטוקול רשת מבוסס IP שנבנה על גבי IEEE 802.15.4 (similar to Zigbee) אבל עם הבדל מפתח: הוא משתמש IPv6 ו 6LoWPAN לשילוב חלקה עם פרוטוקולים אינטרנט.לבושים המשתמשים ב-Zel יכול לתקשר ישירות עם שירותי ענן או יישומים ניידים באמצעות נתב גבול ללא צורך שערים מותאמים אישית.

(FLT:0Key Powers:FLT:1) תמיכה ב- IP Native מאפשרת הצפנה סטנדרטית (AES-128, DTLS), שילוב קל עם תשתיות רשת קיימות, ו- mesh חזק עם שידור אוטומטי מחדש:2Limitations:FLT 3 פחות בוגר מאשר BLE מבחינת תמיכה במערכת האקולוגית, דורש נתיב גבול לגישה לאינטרנט, וכיום מוגבל למספר קטן יותר של שבבים ייעודיים קטנים יותר מאשר .

פרוטוקולים נוספים

(ב) כמה פרוטוקולים מיוחדים גם ממלאים תפקיד בהתקנים לבישים.FLT:0 (Near Field Communications) NFC)Near (NFC)FLT:1 מאפשר החלפת נתונים לטווח קצר מאוד (מספר סנטימטרים) בעוצמה נמוכה מאוד, המשמש לצמד או תשלום בבדיקות חכמות.FLT:2Wi-Fi HaLow (802.11) LT3 פועל בטווח הנמוך ביותר של 5W, אך לא ניתן לאימוץ חשמל, אך ורק לצמצום, אך הוא מכיל מגבלות עלות נמוכה.

השוואה ב-Glance

כדי לבחור את הפרוטוקול הנכון, מפתחים חייבים לשקול צריכת חשמל, שיעור נתונים, טווח, טופולוגיה רשת ותמיכה אקולוגית. BLE מציעה את האיזון הטוב ביותר עבור אינטראקציות בעלות ביותר לטלפונים חכמים. Zigbee ו-Shaהצטיין בסביבות מרובות-device שבו כיסוי והיקף החומרי יותר מאשר סמארטפונים ANT+ נשאר תקן הזהב עבור יישומי כושר רב-רגישים שבו כל מיקרו-דג 'מספק ביעילות את התרגילים הטובים ביותר על פרוטוקולים אלה.

פרוטוקולים של כוח נמוך

יישום מוצלח מעבר לבחירת פרוטוקול; הוא דורש תכנון זהיר של החומרה, הקושחה, ואינטראקציות ברמת המערכת.המטרה היא להשיג את חיי הסוללה הארוך ביותר האפשריים ללא שילוב של שלמות נתונים או חוויית משתמש. להלן הם האזורים המרכזיים שבהם מפתחים יכולים לעשות את ההשפעה ביותר.

אופטימיזציה של Data Transmissions

הכוח המשמעותי ביותר מרוקן את המשקפיים האלחוטיים הוא הרדיו. Transmiting חבילה אחת יכול לצרוך עשרות מ"מאמפים עבור כמה מ"י שניות. כדי למזער אנרגיה, לשלוח נתונים רק כאשר יש צורך. השתמש עדכונים מבוסס אירוע או מבוסס הסף במקום זרימה רציפה. לדוגמה, צג קצב לב צריך לשלוח קריאה חדשה רק כאשר השיעור משתנה על ידי יותר מ 5 פעימות לדקה - לא כל שנייה.

מצבי שינה ו Wake-Up אסטרטגיות

מיקרובקרים אלחוטיים מודרניים (MCUs) מציעים מספר מצבי שינה: idle, שינה עמוקה, ו- hibernate.מערכת הרדיו צריכה להיות מופעלת לחלוטין כאשר לא בשימוש. in BLE, המכשיר יכול לנתק ולהשתמש במצב פרסום בלבד (למשל, שליחת חבילה פרסומת נכונה כל 10 שניות) כדי לשמור על היישום גלוי תוך כדי להעיר מיקרו-אמפטים עבור פרוטוקולים כגון ZBerry, אשר מאפשר שימוש ארוך טווח זמן קצר לאחר מכן, ללא תשלום, כלומר, או שימוש ב-S.

צמצום כוח בעיצוב חומרה

רכיבים נבחרים עם זרמים פעילים ודלניים נמוכים.מערכות רבות על שבב (SoCs) מ Nordic Semiconductor, Texas Instruments, ו Dialog Semiconductor משלב את הרדיו ו- MCU לתוך אחד למות, צמצום רכיבים חיצוניים ושיפור יעילות כוח. השתמש DC-DC להמיר את יעילות כוח כדי להמיר את נפח הסוללה ביעילות רבה יותר.

השתמש בפרוטוקולים נוחים

מחסניות פרוטוקולים של המשרדים צורכים מחזורי CPU עבור הצפנה, עיבוד החבילה וניהול המדינה. בחר ערימה כי כבר אופטימיזציה עבור כוח נמוך - ספקים מסוימים מציעים "אנרגיה נמוכה" או פרופילים "כוח נמוך" אשר disable תכונות מיותרות.לדוגמה, בתזמון תזמון אפשרי, פירוק התכונה הפרטיות בו זמנית (כאשר לא צריך) יכול לחסוך עיבוד על גבי חומרה A-128 אם זמין, כלומר, כלומר, אופטימיזציה של שבבים פעילים, כלומר, כלומר, כלומר, במקום זאת, הוא יעיל, הוא רק שבבים).

אתגרים ושיקולים

גם עם עיצוב זהיר, לבישים מציגים אתגרים ייחודיים אלחוטיים.הצורה הקומפקטית מגבילה את נפח האנטנה ויעילות, לעתים קרובות וכתוצאה מכך כוונון כאשר המכשיר הוא על הגוף.גופם של המשתמשים יכול לספוג כ-40-50% מכוח הרדי, צמצום טווח ולהגדיל את הסגמנטריות של ה- ZIS עם מכשירים אלחוטיים אחרים - אטומים של קיבולת, Wi-Firs, ואפילו התנגשויות גורמות ל-tigretive נוסף, אך ורק ל-tlementive Reaging, אך משפר באופן משמעותי, אך ורק לגרסאות (מחדשהחליפה) של אלגוריתמים של אלגוריתמים מחדש של תאים מחדש של תאים מחדש של תאים נוספים.

אבטחה מוסיפה שכבה נוספת של מורכבות ועלות אנרגיה.עלים רפואיים לציית לתקנות כגון HIPAA או GDPR, הדורשות הצפנה ואימות לכל הנתונים.עם זאת, לחיצות מלאות TLS או DTLS יכולות להיות כבדות עבור מכשירים מאומנים סוללות. Pre-shared מפתחות או טכניקות השבת יכולות להפחית את חומרת ההצפנה כדי למנוע חישוב מה- CPU הראשי.

כימיה סוללה וקיבולת הם לעתים קרובות מוגבל על ידי גורם צורה. Coin תאים (CR2032) נפוצים עבור מסלולים פשוטים כושר, בעוד שתאים ליתיום-פוימר כוח חכם שעונים.הפרוטוקול האלחוטי חייב להתמודד עם הירידה המתח של הסוללה כפי שהוא משחרר. כמה שבבים BLE יכול לפעול עד 1.7 V, אבל הרדיו עשוי לא לשמור על שידור מלא ברמה זו, המוביל כדי להגדיל את קצבה עבור מערכת סגורה או ירידה של סוללות קרוב.

מגמות עתידיות ב- Low-Power Wireless עבור לבישים

הנוף ממשיך להתפתח. Bluetooth 5.4 ו- Bluetooth 6.0 מציג תכונות כמו פרסום תקופתי עם תגובה (PAwR) וצלילי ערוץ מתקדמים, המאפשרים יותר יעיל החלפת נתונים ומיקום דיוק גבוה יותר. Bluetooth LE Audio (LC3 Codec) מביא הזרמת אודיו באיכות גבוהה ללבוש עם עוצמה נמוכה יותר באופן דרמטי מאשר Bluetooth קלאסית.זה יאפשר תכונות כמו מכשירי שמיעה פתוחה ואוזן אלחוטית כי יום אחד אחראי על בסיס מלא.

Ultra-Wideband (UWB) טכנולוגיה, כפי שמיושמת שבב U1 של אפל ואת הפירה קונסורציום, מציעה מיקום ברמה ס"מ עם צריכת חשמל נמוכה מאוד עבור התפרצויות קצרות. בעוד עדיין לא נפוץ בלבושים, UWB יכול לשלוט במחווה כוח, ניווט מקורה היטב, ופתיחה הקרבה.

קצירת אנרגיה היא הגביע הקדוש לחיסול סוללות לחלוטין.לבושים כי לקצור אנרגיה מחום הגוף (thermoelectric), תנועה (piezoelectric), או אור מתפתל (פוטובקי) יכול להשיג הפעלה תמידית. פרוטוקולים אלחוטיים בעלי כוח נמוך ומיקרו-בקרים אולטרה-עוצמה נמוכה כבר מתקרבים לסף שבו תא סולארי זעיר או גנרטור חשמלי יכול לשדר כמה על ידי כל פרוטוקולים נמוכים יותר ויותר.

לבסוף, השילוב של AI ו- Machine למידה בקצה משפיע על עיצוב אלחוטי.על ידי עיבוד נתוני חיישן באופן מקומי, עונדים יכולים להפחית את התדירות והגודל של שידורים אלחוטיים.מכשיר המפעיל רשת עצבית לזהות נפילות, למשל, רק צריך לשלוח התראה כאשר בסתיו מזוהה -מיני פעילות אלחוטית.מגמה זו מעדיפה פרוטוקולים התומכים בקטן, בנתונים בלתי צפויים, מה בדיוק הצטיין וקודמת, בדיוק.

מסקנה

פרוטוקולים אלחוטיים בעלי עוצמה נמוכה הם עמוד השדרה של מכשירים מודרניים לבישים, המאפשרים קישוריות חלקה שמשתמשים מצפים ללא להקריב חיי סוללה.מ תאימות הסמארטפון האוניברסלית של BLE ל- Zigbee וליכולות של Messenger, ו- ANT+ יעילות חיישן, הבחירה הנכונה תלויה רק בדרישות יישום ספציפיות.

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]],