Enhanced-BLE：一种用于动态可重构且高效能 2.4 GHz IoT 通信的混合 BLE-ESB 框架
网络与互联网体系结构
2026-05-21 v1
摘要
蓝牙低能耗 (BLE) 因其低功耗、互操作性和可靠的双向通信能力而在 IoT 系统中广泛使用。然而，其连接导向架构在唤醒延迟、吞吐量和能源效率之间引入权衡，限制了其在突发模式和按需感知应用中的适用性。Enhanced ShockBurst (ESB) 是一种支持同一 2.4 GHz Nordic Semiconductor 硬件的轻量级无连接协议， enables 快速唤醒和高效数据传输，但不提供 BLE 级别的可靠性以实现持续的双向通信。本工作系统性地对 BLE 和 ESB 在统一的 Nordic nRF54L15 平台上进行基准测试，并提出 Enhanced-BLE，一种将两种协议集成以扩展传统 BLE 操作的混合框架。实验结果表明，ESB 的数据包传输时间和能耗几乎减半，正向吞吐量提升一倍，间歇性操作下的唤醒延迟和能耗降低近乎二十倍。然而，ESB 的反向传输可能遭遇数据包丢失，而 BLE 保持可靠的双向通信。Enhanced-BLE 通过自适应无线调度和 coexistance-aware 连接管理来解决此权衡，融合基于 ESB 的高吞吐正向传输与基于 BLE 的可靠反向传输。该框架实现了约 18 ms 的 BLE-to-ESB 切换，并在约 49 ms 内从待机模式恢复 BLE 操作。Enhanced-BLE 还实现了比 BLE 高约两倍的正向吞吐量，同时降低唤醒延迟。这些结果展示了一种实用且硬件兼容的策略，用于低延迟、高吞吐、高效能且可靠的 2.4 GHz IoT 通信。
引用
@article{arxiv.2605.21270,
title = {Enhanced-BLE: A Hybrid BLE-ESB Framework for Dynamically Reconfigurable and Energy-Efficient 2.4 GHz IoT Communication},
author = {Ziyao Zhou and Chen Shen and Tiancheng Cao and Hen-Wei Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.21270},
year = {2026}
}