Bluetooth Wearables의 전력 효율의 중요성

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Bluetooth 저에너지(BLE) 건축 및 전력 펀드

BLE는 2.4 GHz ISM 밴드에서 작동하고 40 채널 (3 광고 채널, 37 데이터 채널)을 사용합니다. 프로토콜은 긴 요일 기간에 따라 수행되는 활동의 짧은 파열 주위에 설계되었습니다. 전력 소비에 영향을 미치는 주요 매개 변수는 광고 간격, 연결 간격, 노예 지연 시간 및 감독 타임 아웃을 포함합니다. BLE 표준은 여러 역할 정의 (일반적으로 착용 가능) 및 중앙 (예 : 스마트 폰). 각 역할은 특정 파워 프로파일을 가지고 있습니다.

광고 모드

광고 모드에서는 주변 장치 주기적으로 작은 패킷을 3 개 이상의 광고 채널에서 보냅니다. 광고 (advInterval) 사이의 간격은 20 ms에서 10.24 s로 배열되며, 1.28 s의 기본으로. 더 짧은 간격은 더 빠른 발견하지만 전력 소비를 증가시킵니다. 많은 착용은 BLE 5.0 +에서 확장 된 광고 모드를 사용하여 평균 의무주기를 낮추면서 큰 페이로드를 보낼 수 있습니다. 광고 간격을 조정하는 것은 가장 효과적인 배터리 보호의 가장 효과적인 수단입니다.

스캐닝 형태와 시작

중앙 장치 (스마트폰과 같은)는 스캔 routine를 실행하여 광고를 듣는 것을 할 수 있습니다. 두 모드는 수동 스캔(리스트 전용)과 활성 스캐닝(외부에서 추가 데이터를 수신)을 가능하게 합니다. Active 스캐닝은 더 많은 전력을 사용하지만 장치 주소를 해결할 수 있습니다. 제조업체는 종종 페어링 동안 짧은 간격으로 직접 광고(특정 중심으로 지정)를 결합하여, 연결에 대한 긴 간격으로 반전합니다.

연결 모드: 연결 간격 및 노예 지연

연결되면 주변 및 중앙은 연결 간격 (7.5 ms에서 4 s)에 동의한다. 주변은 중앙에서 데이터를 수신하는 각 간격의 시작에만 깨어납니다. 데이터가없는 경우 수면으로 돌아갑니다. 노예 지연은 주변을 연결 이벤트의 설정 번호로 건너뛰기 위해, 더 많은 전력이 끌립니다. 예를 들어, 착용 가능한 전달 심박수 데이터는 5 초마다 500 ms의 연결 간격을 사용할 수 있습니다. 슬레이브 대기 시간은 4 초마다 지연을 나타냅니다.

수면 모드 및 딥 수면

BLE 칩은 여러 수면 상태를 제공합니다 : 요들 모드 (시간제와 저전력 수면), 깊은 수면 (램, 매우 낮은 전류의 유지), 폐쇄 (외부 이벤트를 통해 취). 응용 프로그램에 따라 이러한 주 간의 효율적인 펌웨어 전환. 피트니스 추적기는 가속도계를 통해 수면을 밤새 유지 할 수 있습니다, 그 다음 아침 스마트 폰과 데이터를 동기화하는 동시에 광고 모드를 입력.

장시간 배터리 수명을 위한 고급 BLE 특징

데이터 길이 연장 (DLE)

BLE 4.2에서 소개 된 DLE는 원래 27 바이트 대신 최대 251 바이트의 패킷을 허용합니다. Fewer 전송은 더 적은 라디오 활동을 의미합니다. 예를 들어, 착용 가능한 센서 데이터의 100 바이트를 전송하는 것은 4 대신 하나의 패킷에서 수행 할 수 있으며, 대기 시간 및 에너지 소비를 줄입니다.

LE 2M PHY 및 코드 PHY

BLE 5.0은 3개의 물리적 층을 소개했습니다: 1M (아직), 2M (이중 속도), 그리고 암호로 한 PHY (125 kbps 또는 500 kbps에 더 긴 범위). 2M PHY는 자료의 동일한 양을 위해 반으로 전송 시간을 감소시킵니다, 현재 소비를 낮추. Coded PHY는 범위를 증가하고 그러나 조금 당 더 에너지를 사용합니다; 더 긴 범위 (예를들면, 자산 추적자)를 필요로 하는 착용을 위해, 그것은 PHY의 작은 착용 범위가 충분할 때 2M 힘의 범위에 대하 가치가 있을지도 모릅니다.

Whitelist 및 필터링

화이트리스트( 승인된 중앙 장치 목록)를 사용하여 알려진 장치에만 응답할 수 있습니다. 이는 불필요한 깨어 있는 기능을 줄이고 힘을 절약합니다. 마찬가지로 광고 패킷은 서비스 UUID 필터를 포함할 수 있으므로 관심있는 중앙 프로세스를 광고합니다.

LE 보안 연결

암호화가 오버 헤드를 추가하는 동안 BLE Secure Connections는 Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH)를 사용하여 키 협상을 위해 레거시 페어링과 비교하여 쌍 패킷의 수를 줄일 수 있습니다. 연결되면 암호화 된 데이터 경로는 위에서 언급 한 DLE을 사용할 수 있습니다. 순 효과는 더 적은 에너지를 소비하는 효율적인 페어링 프로세스입니다.

연결 모수 갱신 절차

초기 연결 후, 주변은 더 긴 연결 간격, 더 높은 노예 지연, 또는 둘 다 요청할 수 있습니다. 이것은 활동에 근거를 둔 그것의 힘 단면도를 적응시키는 착용할 수 있습니다. 예를 들면, 운동 도중, 그것은 순간 자료를 위한 짧은 간격을 사용할지도 모릅니다; idle 때, 건전지를 저장하는 이완한 간격을 요구할지도 모릅니다.

Real-World Power Optimization 개발자를위한 전략

광고 주기 최적화

사용자가 화면을 탭하거나 버튼을 누르면, ]한도 발견 모드]를 사용하여 짧은 광고 간격(예: 30ms)을 가진 짧은 광고 간격으로 (예: 30ms)를 가진 짧은 발견할 수 있는 착용할 수 있는 착용을 위해, 그 후에 ]에 반전합니다 비 발견할 수 있는 ] 또는 긴 간격 광고 (예: 2.56 s). 백색 연결에 있는 항상 백색 연결.

올바른 연결 매개 변수 선택

애플리케이션 대기시간이 높기 때문에 연결 간격을 설정할 수 있습니다. 심장 박동 모니터 (HRM)과 같은 건강 센서를 위해 500 ms에서 1000 ms의 연결 간격은 일반적으로 3–5의 노예 지연과 함께 사용됩니다. 이 수치는 HRM 데이터에 허용되는 모든 2–5 초마다 체크 인을 산출합니다. 연속 스트리밍 (예 : ECG)의 경우 짧은 간격은 비례 할 수 있지만 DLE은 패킷 카운트를 줄일 수 있습니다.

Data 전송

고정 간격보다는 변경할 때만 데이터만 전송합니다. ]Write Command](no acknowledgment) 대신에 글쓰기 요청이 중요하지 않습니다. 스마트폰으로 무거운 처리를 해제하고 summaries만 보낼 수 있습니다.

Sleep Modes를 효과적으로 사용

3개의 주를 가진 국가 기계를 실행하십시오: active (감지기 표본 추출과 BLE 연결되는), idle (BLE 침몰, 라디오 떨어져, 감지기 저출력), 및 ]딥 잠] (RTC 달리기만). 모는 근원: 푸시 버튼, 가속기 중단, 또는 각 시간 동안 먼 시간을 통해, 똑똑똑똑하게 검사할 수 있습니다.

폭발 BLE 5.x 연장

]extended advertising 을 사용하여 단일 광고 패킷에 255 바이트까지 전송하여 전체 연결 없이 주기적인 광고를 가능하게 합니다. 이것은 가끔 방송 상태(예: 배터리 수준)를 중앙으로 방송하는 beacon-like wearables에 유용합니다.

사용자 경험 및 장치 Longevity에 미치는 영향

Xiaomi Mi Band 8은 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 이 제품은 다양한 유형의 배터리를 사용하여 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다. 이 제품은 배터리를 공급하는 데 사용됩니다.

무역 할인: 책임 대 배터리 수명

짧은 연결 간격은 사용자 응답 (예를들면, 빠른 통보)를 개량하고 그러나 힘 끌기 증가합니다. Smartwatch 운영 체계는 수시로 연결 간격을 증가시키고 스크린 광도를 감소시키는 “저출력 형태”를 노출합니다. 개발자는 configurable 힘 단면도를 - 성과, 균형을 잡고, 힘 득점방해 - 그래서 사용자는 그들의 매일 필요에 기초를 두어 선택할 수 있습니다.

더 읽기위한 외부 참조

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