增强型ShockBurst协议用于超低功耗按需传感
系统与控制
2026-04-09 v1 系统与控制
图像与视频处理
摘要
按需传感正成为物联网(IoT)系统中的关键范式，其中设备保持低功耗状态，仅在事件触发时传输数据。这种操作需要提供低延迟、最小唤醒开销和高能效的无线通信方案。然而，诸如蓝牙低功耗(BLE)等广泛采用的协议依赖于面向连接的机制，在睡眠-唤醒转换期间会产生不可忽略的延迟和能量开销，限制了其在事件驱动传感中的有效性。在本工作中，我们研究了Nordic Semiconductor专有的增强型ShockBurst(ESB)协议，作为低功耗按需物联网系统的替代通信方案。我们在同一硬件平台上对ESB和BLE进行了系统的实验比较，评估了数据包级延迟、传输能量、可达吞吐量、占空比操作下的唤醒开销以及双向通信特性。结果表明，与BLE相比，ESB在244字节有效载荷下实现了0.68毫秒的数据包延迟，将每包传输时间和能量减少了近2倍，最大吞吐量提高了约2倍，并将唤醒时间和能量降低了高达10倍。为了展示系统级影响，我们实现了一个带有FIFO触发心电图传输的植入式循环记录仪原型。基于ESB的系统实现了快速事件驱动通信，最小通信功率为0.5毫瓦，相对于BLE将总系统功耗降低了约60%。这些结果凸显了面向连接的协议在按需传感中的局限性，并确立了ESB作为能量受限IoT应用(包括生物医学植入物和事件驱动监测系统)中轻量级、有效的通信替代方案。
引用
@article{arxiv.2604.07188,
title = {Enhanced ShockBurst for Ultra Low-Power On-Demand Sensing},
author = {Ziyao Zhou and Chen Shen and Sicong Shen and Hen-Wei Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.07188},
year = {2026}
}