Bluetooth Low Energy – 4 ting du bør vide

Kært barn mange navne: BLE, shop Bluetooth 4.x eller Bluetooth Smart. Low Power er naturligvis den centrale nyhed ved BLE. Man hvad ligger der bagved? Hvordan et dette opnået, this site og hvilke muligheder gemmer der sig ellers?
Det primære mål har været at gøre Bluetooth bedre i forbindelse med PAN og sensor netværk. Hvilket ikke så overraskende gør effektforbruget til et meget centralt punkt. Med et effektforbrug helt ned til blot få mW, cheap og ikke mindst halvering af peak strømforbruget i forhold til classic standarden, lukker det op for en lang række batteri-drevne applikationer, hvor batteri-skift ikke lige er trivielle. Men hvordan er dette opnået?

1. Små pakker – lav latency

I mange sensor applikationer er lav latency et hårdt krav. Ved at tillade meget små pakker, max. 27 bytes payload (BLE 4.0 + 4.1), kan de ofte meget energi-krævende baggrunds-opgaver håndteres hurtigere. Således bringes energiforbruget ned, da dette gør det muligt at gå i sleep-mode og dernæst vågne op, transmittere data, for straks at gå i ’sleep’ igen.

2. Connectionless – always off

Lidt misledende måske, men begrebet dækker over, at en forbindelse ikke skal genetableres for at sende data. Dermed vil payload data kunne sendes uden unødige opsætninger og dermed kan en given enhed returnere til “sleep” hurtigere. Igen, der spares på strømmen.

3. SoC

En stærk integration af både PHY lag og embedded controller åbner for en meget prisbillig løsning. Moduler inklusiv antenne kan købes i lavt volumen for under 10 USD. Og tager man skridtet fuldt ud, kan en dedikeret BLE løsning presses ned i et par dollars. En SoC løsning giver desuden yderligere muligeder for lavt strømforbrug, idet centrale dele af controlleren kan forblive i sleep mode, selvom andre dele er aktive.

4. Lav datahastighed – et minus

Skønt BLE som udgangspunkt kan levere data med 1Mbps, brutto, så er dette ikke hvad man kan forvente i praksis. Grundet den lille pakkestørrelse vil den reelle maksimale datahastighed ligge på 250 kbps, og i praksis skal man næppe forvente mere end 100 kbps. Husk på, at BLE også kører i det overfyldte 2,4 GHz bånd. Man kan som bekendt ikke både blæse og have mel i munden. Og dog – den seneste version, v4.2 (Dec2014), giver dog mulighed for at forøge payload’en op til 251 bytes. Skønt den default lave datahastighed på en måde sikrer et lavt effektforbrug i forbindelse med advertising og overførsel af små datamængder, så har det jo en negativ konsekvens i de situationer, hvor selv enheder med relativt lave databehov, alligevel har brug for større datamængder. Dette gælder ikke mindst i forbindelse med OTA (Over The Air) firmware opdateringer. Her vil en forøget pakkestørrelse til 251 bytes kunne reducere overførselstiden til en fjerdedel. Ved at holde pakkestørrelsen nede i udgangspunktet, men åbne for en forøgelse, hvis det måtte være påkrævet, kan BLE også anvendes til større datamængder – hvis enhederne vel at mærke understøtter dette.

BLE-module-dynastream

Kilder:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth_low_energy

https://developer.bluetooth.org/TechnologyOverview/Pages/core-specification.aspx

http://www.argenox.com/bluetooth-low-energy-ble-v4-0-development/library/a-ble-advertising-primer

Har du spørgsmål eller kommentarer til denne artikel, eller du interesseret i at høre mere om vores Bluetooth projekter, har brug for assistance med Bluetooth design, er du meget velkommen til at kontakte mig på lr@circleconsult.dk.

Med venlig hilsen
Lauge Rønnow
Adm. direktør

Tilmeld dig til vores nyhedsbrev

Creative Commons License This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 2.5 Generic License.