Grundlegende Konzepte echter kabelloser Bluetooth-Low-Energy-Twin-Lautsprecher

Um Bluetooth Low Energy zu verstehen, sollte man zunächst verstehen, wie niedriger Stromverbrauch in drahtlosen Nahbereichssystemen implementiert wird. Typischerweise dreht sich eine der grundlegendsten Designentscheidungen um typische Anwendungsfälle, um einen geringen Stromverbrauch zu erreichen. Bluetooth Low Energy soll nicht klassisches Bluetooth optimieren, sondern richtet sich an aufstrebende Marktsegmente, die bisher keine offenen Funkstandards genutzt haben. Diese Marktsegmente erfordern, dass Geräte Daten intermittierend senden, mit Intervallen von Sekunden bis Tagen, und jede Datenübertragung besteht aus mehreren Bytes. Sie sind in der Regel Überwachungs- oder Steuerungsanwendungen, die zur Ausführung von Aufgaben verwendet werden, wie z. B. das Erkennen von offenen oder geschlossenen Fenstern in Smart-Home-Heizungsanwendungen, das Ein- und Ausschalten von Geräten basierend auf schwankenden Strompreisen, um auf einen anderen Fernsehkanal umzuschalten usw. www.bjbjaudio.com
Zeit ist Energie
Zeit ist Energie ist ein weiteres grundlegendes Konzept, das sich durch das Design von Bluetooth Low Energy zieht. Sobald das Radio zu arbeiten beginnt, muss es Energie verbrauchen, auch nur um zu prüfen, ob es senden oder empfangen muss. Daher wird es wichtig, die Ausführungszeit notwendiger Operationen zu reduzieren. Viele kritische und sich wiederholende Vorgänge müssen durch Maßnahmen optimiert werden, darunter robuste Geräteerkennung, Geräteverbindung und Datenversand. Durch die Reduzierung der für diese Aktivitäten erforderlichen Zeit wird der Energieverbrauch gesenkt und dadurch die Batterielebensdauer verlängert. www.bjbjaudio.com

Eine robuste Geräteerkennung erfordert mindestens zwei Geräte: eines, um andere Geräte zu finden, und ein oder mehrere andere Geräte, um erkennbar zu sein. Bei Bluetooth Low Energy muss ein Gerät alle paar Sekunden drei Kurznachrichten senden, wenn es entdeckt werden möchte: Wenn es hingegen das Gerät entdecken möchte, mit dem es kommunizieren möchte, sollte das Gerät sofort nach dem Senden der Kurznachricht auf ein anderes Gerät lauschen. Das Gerät schaltet seinen Empfänger ein und wartet auf Übertragungen von anderen Geräten. www.bjbjaudio.com

Die drei Übertragungen werden unter Verwendung von drei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt, um die Robustheit zu verbessern. Die Wahl der Zahl drei ist eigentlich eine Balance zwischen Robustheit und geringem Stromverbrauch: Wenn die Anzahl der Frequenzen nur eins ist, dann wird wie bei vielen anderen Techniken nur diese Frequenz blockiert. Das ganze System wird nicht funktionieren. Wenn die Anzahl der Frequenzen zu groß ist, z. B. 16, wird das Gerät viel Zeit mit dem Senden verbringen. Wird kein "Low-Power"-Gerät mehr sein. www.bjbjaudio.com

Auch bei der Auswahl der zu übertragenden und zu empfangenden Geräte sollte sorgfältig abgewogen werden. Die Suche nach einem Sendegerät kann lange dauern und daher viel Energie verbrauchen, daher sollte man solche Operationen Geräten mit mehr Energiereserven überlassen oder einfach stromsparende Geräte wählen. Bei Bluetooth Low Energy führen erkennbare Geräte eine Datenübertragung durch. Und Geräte, die nach anderen Geräten suchen, führen einen Empfang durch. www.bjbjaudio.com

Die Länge des Datagramms ist sehr kurz, hauptsächlich aus den folgenden drei Gründen: Erstens durch Verwendung einer hocheffizienten Codierung. Kurze Pakete können die gleiche Datenmenge schneller und mit weniger Energie senden. Zweitens ist das Gerät darauf beschränkt, nur Kurznachrichten zu verwenden. Der Controller beseitigt die Notwendigkeit, das Funkgerät während einer Datenübertragung ständig zu kalibrieren. Denn das Funkmodul erwärmt sich beim Senden oder Empfangen ständig, wodurch sich die Eigenschaften des Siliziumchips und damit die Sendefrequenz verändern. Wenn die Nachricht in kurzer Länge gesteuert wird, hat der Chip nicht genug Zeit zum Aufheizen, sodass der Offset der Sendefrequenz vernachlässigt werden kann. Darüber hinaus reduziert die Anforderung an Kurznachrichten auch die Spitzenleistung des Chips geringfügig. Schließlich ermöglichen kurzzeitige, intermittierende statt langfristige, kontinuierliche Stromentnahmen Geräten, mehr Strom aus einer einzigen Knopfzellenbatterie zu ziehen. Es ist ersichtlich, dass verglichen mit der Lösung von langen Nachrichten die Lösung, kurze Nachrichten zu verwenden und zwischen ihnen genug Platz zu lassen, um eine Erholung der Batterie zu ermöglichen, geeigneter ist.
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