لایه فیزیکی BLE: فرکانس، کانال‌ها، PHY و پرش فرکانسی
با باند 2.4 گیگاهرتز، 40 کانال BLE، مدولاسیون GFSK، حالت‌های 1M و 2M و LE Coded و نقش Channel Hopping آشنا شوید.
فهرست مطالب
هر بیت BLE در نهایت به موج رادیویی در باند 2.4 گیگاهرتز تبدیل می‌شود. شناخت لایه فیزیکی کمک می‌کند علت افت برد، تداخل Wi-Fi، تفاوت سرعت‌ها و اثر آنتن را بفهمید و تنظیمات رادیو را کورکورانه انتخاب نکنید.
باند 2.4 گیگاهرتز و 40 کانال
BLE در باند آزاد ISM کار می‌کند و 40 کانال با فاصله 2 مگاهرتز دارد. سه کانال اصلی 37، 38 و 39 برای Advertising اولیه استفاده می‌شوند و طوری پخش شده‌اند که احتمال برخورد هم‌زمان با کانال‌های رایج Wi-Fi کمتر شود. 37 کانال دیگر برای تبادل داده در اتصال به کار می‌روند.
GFSK و مفهوم PHY
در GFSK اطلاعات با تغییر کنترل‌شده فرکانس حامل منتقل می‌شود. فیلتر گاوسی پهنای طیف را محدود می‌کند تا انرژی کمتری به کانال‌های مجاور نشت کند. PHY فقط سرعت اسمی نیست؛ روش کدگذاری، حساسیت گیرنده، زمان روی هوا و در نتیجه مصرف انرژی را هم تغییر می‌دهد.
1M، 2M و LE Coded
LE 1M انتخاب عمومی و سازگار است. LE 2M زمان ارسال یک حجم ثابت داده را کم می‌کند و در شرایط مناسب Throughput را بالا می‌برد، ولی حساسیت و برد آن معمولاً کمتر از 1M است. LE Coded با افزونگی بیشتر امکان دریافت در سیگنال ضعیف‌تر را فراهم می‌کند؛ در عوض زمان روی هوا و مصرف هر پیام بیشتر می‌شود.
چرا Channel Hopping مهم است؟
در یک اتصال، کانال داده ثابت نمی‌ماند. دو دستگاه بر اساس الگوریتم مشترک بین کانال‌های مجاز جابه‌جا می‌شوند و کانال‌های نامناسب می‌توانند از Channel Map کنار گذاشته شوند. این رفتار مقاومت ارتباط را در برابر Wi-Fi، نویز و محوشدگی چندمسیره بیشتر می‌کند، اما جای طراحی درست آنتن و تست RF را نمی‌گیرد.
مثال انتخاب PHY
برای سنسوری در یک اتاق معمولی از 1M شروع کنید. اگر حجم داده بالا و RSSI مناسب است 2M را آزمایش کنید. اگر برد اولویت دارد، Coded PHY را فعال کنید و زمان ارسال و مصرف متوسط را دوباره اندازه بگیرید. نتیجه را با عدد ثبت کنید، نه با برداشت چشمی.
نقشه کانال‌ها و تفاوت نرخ PHY با داده مفید
| کانال تبلیغ اولیه | فرکانس مرکزی |
|---|---|
| ۳۷ | 2402 MHz |
| ۳۸ | 2426 MHz |
| ۳۹ | 2480 MHz |
این سه کانال، کانال‌های تبلیغ اولیه هستند. تبلیغ توسعه‌یافته می‌تواند روی کانال‌های ثانویه نیز ادامه پیدا کند؛ بنابراین همه بسته‌های Advertising الزاماً روی همین سه کانال نیستند.
در حالت‌های رایج، LE 1M و LE 2M نرخ فیزیکی ۱ و ۲ مگابیت‌برثانیه دارند. در LE Coded، کدگذاری S=2 و S=8 به‌ترتیب نرخ اسمی داده ۵۰۰ و ۱۲۵ کیلوبیت‌برثانیه می‌دهد. سربار پکت، زمان‌های انتظار و ارسال مجدد، نرخ مفید اپلیکیشن را پایین‌تر می‌آورند. این نرخ‌ها نتیجه آزمون برد شما یا تضمین برد ارتباط نیستند.
پرسش و پاسخ مقاله
سوال فنی خود را مطرح کنید
پرسش‌ها و پاسخ‌ها پس از بررسی مدیر منتشر می‌شوند. نویسنده، پیش‌نویس در انتظار بررسی را می‌بیند.
هنوز پرسش تاییدشده‌ای برای این مقاله ثبت نشده است.