기존 Bluetooth의 문제는 빠른 배터리 소모와 빈번한 연결 해제로 인해 빈번한 페어링 및 재페어링이 필요하다는 것입니다. 이러한 문제를 성공적으로 해결할 수 있다는 점은 BLE가 급성장하는 이유 중 하나입니다. Bluetooth 저에너지는 Bluetooth 무선 기술의 보다 스마트하고 전력 효율적인 버전입니다. 이미 스마트 장치를 더 스마트한 장치로 전환하여 장치를 작고 저렴하며 덜 복잡하게 만드는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
그렇다면 BLE는 어떻게 저전력 소비를 달성하고 그 기술적 특징은 무엇입니까? SIG 공식 기자 회견에서 발표한 정보에 따르면 클래식 BT 기술과 비교하여 주요 변경 사항은 대기 전력 소비 감소, 고속 연결 실현 및 피크 전력 소비 감소에 주로 반영됩니다.
데이터 전송: BLE는 1Mbps에서 매우 짧은 데이터 패킷(최소 8옥텟, 최대 27옥텟)을 지원합니다. 모든 연결은 고급 sniff-sub 등급(감속 스니프 모드)을 사용하여 매우 낮은 듀티 사이클을 달성함으로써 전력 소비를 최소화합니다.
주파수 호핑: BLE는 모든 Bluetooth 기술 버전에 공통적인 AFH를 사용하여 2.4GHz ISM 대역에서 다른 기술의 간섭을 최소화합니다. 효율적인 다중 경로 지정 이점은 링크 예산과 효과적인 작동 범위를 늘리고 에너지 소비를 최적화합니다.
호스트 – 컨트롤러: 무선 주파수 대역과 무선 주파수 켜기 시간이 줄어듭니다. 전통적인 블루투스는 방송을 위해 16~32개의 주파수 대역을 사용하는 반면 BLE는 3개의 방송 주파수 대역만 사용합니다. 각 방송의 무선 주파수 켜짐 시간은 기존 블루투스의 22ms에서 0.6~1.2ms로 단축되어 연결 속도가 빨라집니다(3개 채널에서 검색 발생). BLE는 컨트롤러에 많은 에너지를 투입하여 HOST가 더 오랜 시간 동안 휴면(Duty-Cycle)할 수 있도록 하며 HOST가 특정 작업을 수행해야 할 때만 컨트롤러에 의해 깨어나고 Duty-Cycle에서는 전송 데이터 간격도 증가를 제어합니다. 이것은 호스트 프로세서가 일반적으로 BLE 컨트롤러보다 더 많은 전력을 소비하기 때문에 가장 많은 전류를 절약합니다.
보다 “느슨한” RF 매개변수 및 매우 짧은 패킷 전송: 두 기술 모두 GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying) 변조를 사용하지만 Bluetooth Low Energy는 표준 Bluetooth의 0.35에 비해 0.5의 변조 지수를 사용합니다. 0.5 지수는 무선 장치의 전력 소비 요구 사항을 줄일 수 있는 GMSK(가우시안 최소 시프트 키잉) 방식에 가깝습니다. 한편 Bluetooth 저에너지 기술은 매우 짧은 데이터 패킷을 사용하여 실리콘을 시원하게 유지합니다. 따라서 Bluetooth 저에너지 트랜시버는 전력 집약적인 재보정 및 폐쇄 루프 아키텍처가 필요하지 않습니다.
대기 시간: 표준 블루투스 기술은 연결 시간 간격이 고정된 ‘연결 지향’ 무선 기술이므로 무선 헤드셋을 연결하는 휴대폰과 같은 활동이 많은 연결에 이상적입니다. 반대로 BLE는 연결 설정 및 데이터 전송을 3밀리초만큼 빠르게 지원할 수 있습니다. 이를 통해 애플리케이션은 빠르게 연결을 끊기 전에 짧은 통신을 위해 단 몇 밀리초 만에 연결을 설정하고 인증된 데이터를 전송할 수 있습니다.
범위: 변조 지수가 증가하여 BLE의 최대 범위가 100미터를 초과할 수 있습니다.
견고성: BLE는 간섭에 대한 최대 내성을 보장하기 위해 모든 패킷에 강력한 24비트 CRC를 사용합니다.
강력한 보안: CCM을 사용하는 전체 AES-128 암호화는 강력한 패킷 암호화 및 인증을 제공하므로 통신이 안전합니다.
토폴로지: BLE는 모든 슬레이브 기기의 모든 패킷에서 32비트 액세스 주소를 사용하여 수십억 대의 기기를 연결할 수 있습니다. 이 기술은 스타 토폴로지를 사용하여 일대다 연결을 허용하면서 일대일 연결에 최적화되어 있습니다.
칩 수준 지원: 칩의 저전력 모드는 칩의 전력 소비를 제한하는 데 사용됩니다. 이 칩은 칩의 전력 소비를 줄이기 위해 다양한 저전력 제어 기능을 제공합니다.
시스템 작동 모드 제어: 전체 SOC(시스템 온 칩) 시스템에는 여러 작동 모드가 있으며 실제 전력 소비 요구 사항 및 성능 요구 사항에 따라 다양한 작동 모드를 선택할 수 있습니다.
클록 게이팅 및 클록 주파수 변조: 클록 셧다운 기능을 제공하여 불필요한 클록을 끄고 칩의 전력 소비를 줄일 수 있습니다. 시스템의 클록 주파수를 조정할 수 있습니다. 전체 시스템의 주파수 감소 조건을 충족한 후 시스템은 칩의 전력 소비를 줄이기 위해 클록 주파수를 자동으로 전환할 수 있습니다.
모듈 수준 저전력 소비 제어: 모듈 수준 저전력 소비 제어를 제공합니다. BLE 또는 DSP가 작동하지 않을 때 모듈의 전원을 꺼서 칩의 전력 소비를 줄일 수 있습니다.
MuYu 팀이 개발한 Bluetooth 저에너지 모듈은 에너지 절약 설계, 낮은 데이터 속도, 최적화된 연결 매개변수 및 기타 기술을 결합하여 BLE 모듈이 낮은 전력 소비를 달성하도록 도와 다양한 배터리 구동 및 에너지 반응 제한 애플리케이션에 적합하도록 합니다. 웨어러블 장치, IoT 센서 및 기타 배터리 구동 장치와 같은
