经典蓝牙Sniff Mode
文章目录
- Introduction
- Application
- Sniff Sub-rating
- Reference
Introduction
Sniff mode为两个已连接的经典蓝牙设备提供了有效的降低功耗的方法。我们知道，当没有数据需要传输的时候，两个已连接的蓝牙设备之间也需要每两个slots完成一次POLL packet - NULL packet exchange，以维持ACL连接。Sniff mode通过增加POLL packet - NULL packet exchange的间隔时间（即Sniff Interval）来减少两个设备之间的通信次数，让两个设备可以在间隔时间内进入低功耗状态。
Sniff mode的具体实现方法是：
两个设备利用LMP Sniff Request PDU协商一个T-sniff参数作为POLL packet - NULL packet exchange的间隔时间，然后进入Sniff mode。
- 间隔时间到了，Master发出POLL packet。这个时刻称为Anchor Point。
- Slave在Anchor Point之前从低功耗状态唤醒，准备接收POLL packet。
- Slave收到POLL packet后，在紧接着的slave-to-master slot发送NULL packet。
- 如果没有数据需要传输，Slave可以再次进入低功耗状态。
- 等T-sniff之后，两个设备再次重复上述过程。
在实际应用场景种以上方法不能满足可靠性和及时性的需求。为此LMP Sniff Request PDU还会协商以下两个参数：
- N-sniff attempt —— 由于无线干扰，Master在Anchor Point发出的这一个POLL packet可能不会被Slave收到。为了提高可靠性，Slave可以从Anchor Point开始，监听连续的N-sniff attempt个master-to-slave slots；Master从Anchor Point开始、在每个master-to-slave slot内发送POLL packet，直到Slave回复了NULL packet或者发送POLL packet的次数等于N-sniff attempt才停止发送POLL packet。由于N-sniff attempt包含了在Anchor Point那一次POLL packet发送，所以N-sniff attempt最小值就是1。由于POLL packet只能在master-to-slave slot发送，所以N-sniff attempt最大值为（T-sniff / 2）。
- N-sniff timeout —— 如果Slave在一次POLL packet - NULL packet exchange之后立刻就进入低功耗状态，那么Slave就会错过Master紧接着发送的ACL data，Slave将只能在下一个Anchor Point的时刻才有机会接收Master发送的ACL data了。这就导致了Slave不能及时响应。Slave可以在收到Master发送的ACL packet之后，再持续监听N-sniff timeout个master-to-slave slots，以保证两个设备在进入低功耗状态之前完成任何需要的数据传输。
LMP Sniff Request PDU还有一个参数D-sniff，该参数作为Anchor Point offset，用于Master与多个处于Sniff Mode的Slaves连接的场景。在一个master-to-slave slot内，Master只能向一个特定Slave发送POLL packet。如果还有第二个Slave，Master就必须在另外一个master-to-slave slot内向第二个Slave发送POLL packet。D-sniff就定义了第二个master-to-slave slot的offset。
Application
不同的应用对于低功耗和响应时间的要求是不同的。应用可以用HCI_Sniff_Mode command来修改Sniff mode的参数。
该HCI command并没有直接指定Sniff Interval，即T-sniff，而是设定了Sniff Interval的范围Sniff_Min_Interval ~ Sniff_Max_Interval。Link Manager与对端的Link Manager负责协商出来一个位于该范围内的T-sniff。需要注意Sniff_Max_Interval必须小于Link Supervision Timeout参数。
随着Sniff Interval的增大，功耗并非线性降低。Sniff Interval越大，Slave与Master之间的Clock Drift就越大。Slave在Anchor Point前后需要保持的Rx接收窗口就越大，这就减少了Slave的休眠时间。因此Sniff Interval增大到一定程度之后，再继续增大，功耗降低就很不明显了。一些Bluetooth Profile对Sniff Mode的参数做出了规定并给出了在Latency与Power consumption之间折中的示例，比如HID Profile中的规定：
Sniff Sub-rating
Sniff Sub-rating (SSR)提供了一种进一步降低功耗的方法。当Link Manager使能了Sniff Sub-rating功能后，蓝牙设备可以在Sniff Mode和Sniff Sub-rating Mode之间转换。SSR允许蓝牙设备使用减少的Sniff Anchor point的数量，进一步降低两个蓝牙设备之间的通信频次。更多详情可以参见Bluetooth SIG官方文档。
Reference
- 4.2.1.5 Sniff Mode, Part A Architecure, Vol 1 Architecture, Mixing and Conventions, Core Spec V5.3
- 8.7 SNIFF MODE, Part B Baseband Spec, Vol 2 BR/EDR Controller, Core Spec V5.3
- 4.5.3 Sniff mode, Part C Link Manager Protocol Spec, Vol 2 BR/EDR Controller, Core Spec V5.3
- 6.1 SNIFF MODE, Part F Message Sequence Charts, Vol 2 BR/EDR Controller, Core Spec V5.3
- 7.2.2 Sniff Mode command, Part E Host Controller Interface Functional Spec, Vol 4 Host Controller Interface, Core Spec V5.3
- 7.2.14 Sniff Subrating command, Part E Host Controller Interface Functional Spec, Vol 4 Host Controller Interface, Core Spec V5.3
- 7.7.37 Sniff Subrating event, Part E Host Controller Interface Functional Spec, Vol 4 Host Controller Interface, Core Spec V5.3
- 4.2 Quality of Service, Human Interface Devce(HID) Profile
- 4.3 Power Management, Human Interface Devce(HID) Profile
- 5.1.8 Support of Low Power Link Modes, Human Interface Devce(HID) Profile
- Appendix G Bluetooth HID Power Management Examples, Human Interface Devce(HID) Profile
- Appendix J Sniff Subrating Example，Human Interface Device(HID) Profile
- White Paper: Bluetooth Master/Slave Communications and Sniff/Sniff Sub-rating Modes
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