BT5.0 New Features概述

BT 5.0 New Features概述

1.1.前言

2016年12月6日，藍(lán)牙SIG發(fā)布了5.0版本的核心規(guī)范，該規(guī)范從距離、速度等多個(gè)方面，對(duì)BLE進(jìn)行了增強(qiáng)，藍(lán)牙官網(wǎng)的總結(jié)如下：
With the launch of Bluetooth 5,?Bluetooth??technology continues to evolve to meet the needs of the industry as the global wireless standard for simple, secure connectivity. With?4x range,?2x speed?and8x broadcasting message?capacity, the enhancements of Bluetooth 5 focus on increasing the functionality of Bluetooth for the IoT. These features, along with improved interoperability and coexistence with other wireless technologies, continue to advance the IoT experience by enabling simple and effortless interactions across the vast range of connected devices.
相比藍(lán)牙4.2，新增的特性包括：

• Slot Availability Mask (SAM)?
• 2 Msym/s PHY for LE?
• LE Long Range?
• High Duty Cycle Non-Connectable Advertising?
• LE Advertising Extensions?
• LE Channel Selection Algorithm #2
  除此之外5.0移除了park模式。

  1.2.Slot Availability Mask (SAM)?

  ??讓兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可以相互之間知道自己的可用slots。?
  ??舉例1：現(xiàn)在很多無(wú)線模塊都是藍(lán)牙WIFI一體的，本身會(huì)有很多沖突，比如無(wú)線頻段啊MCU資源啊等。藍(lán)牙本身有一個(gè)防止沖突的協(xié)議(MWSMobileWirelessStandards),比如當(dāng)前wifi在下載，協(xié)議告訴藍(lán)牙模塊這會(huì)兒你不能用藍(lán)牙，但是對(duì)端設(shè)備不知道你手機(jī)的藍(lán)牙不能用啊，就可以通過(guò)SAM這個(gè)特性來(lái)協(xié)議交互信息及時(shí)知道他不能用。?
  舉例2：一個(gè)手機(jī)的藍(lán)牙可以連接多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，比如我連接3個(gè)手環(huán)ABC，當(dāng)手機(jī)在和A交互的時(shí)是不能和B交互的，之前的做法是，我們連接的時(shí)候就分配好資源，什么時(shí)候和A交互什么時(shí)候和B交互，這樣帶來(lái)的問(wèn)題是?
  ??1）ABC三者不同時(shí)期需要的資源是不一樣的,當(dāng)A在OTA下載固件的時(shí)候，明顯需要更多的solts資源，但由于連接的時(shí)候手機(jī)已經(jīng)通過(guò)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的方式分配好了，不管你后面的死活。?
  ??2）ABC的資源分配基本手機(jī)說(shuō)了算，壓根就沒(méi)和ABC多少商量的余地。這個(gè)特性就解決了這個(gè)問(wèn)題，以后大家有得商量，講究一個(gè)民主，我手機(jī)誓死保衛(wèi)你ABC設(shè)備說(shuō)話的權(quán)利。

  1.3. 2 Msym/s PHY for LE

  在藍(lán)牙4.2 1M符號(hào)速率（symbol rate）的PHY（稱作LE 1M PHY）基礎(chǔ)上，增加2M符號(hào)速率的PHY（稱作LE 2M PHY），二者的區(qū)別為：
  1）LE 1M PHY的符號(hào)速率為1Msym/s，為必選PHY（每個(gè)LE設(shè)備必須支持），支持ECC（error correction coding，可選），根據(jù)不同的編碼方式，支持3種bit速率：1Mb/s（LE 1M）、500Bb/s（LE Coded）和125Kb/s（LE Coded）。
  2）LE 2M PHY的符號(hào)速率為2Msym/s，為可選PHY，不支持ECC（error correction coding），bit速率為2Mb/s（LE 2M，uncoded）。

  1.4.LE Long Range

  將最大的發(fā)送功率，從4.0/4.1/4.2中的10mW增大到5.0的100mW。關(guān)于BLE的發(fā)射功率，spec中有張表：
  

  1.5.High Duty Cycle Non-Connectable Advertising

  藍(lán)牙4.0將Scannable Undirected和Non-connectable Undirected兩種Advertising Event的advInterval的最小值限制為100ms，這就限制了BLE廣播的最高速率（2.48kbps）。而藍(lán)牙5.0不再區(qū)別對(duì)待，將最小值統(tǒng)一限制為20ms，從理論上講，最高的廣播速率就可以提高5倍（12.4kbps）。

  1.6.LE Advertising Extensions

  藍(lán)牙4.0/4.1/4.2的廣播信道比較簡(jiǎn)單，直接預(yù)留3個(gè)（可以更少）Physical Channel，用于傳輸Advertising Event。可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度為6～37 octets（加上了協(xié)議開(kāi)銷）。
  而藍(lán)牙5.0，則搞出了新花樣（實(shí)用性大增，實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)連接廣播），總結(jié)為：
  1）抽象出primary advertising channel和secondary advertising channel的概念。
  2）primary advertising channel就是藍(lán)牙4.2及以前的、預(yù)留出的、用于傳輸Advertising Event。
  3）而secondary advertising channel，則直接復(fù)用了剩余的37個(gè)data channel，用于傳輸擴(kuò)展的Advertising Event（稱作Extended Advertising Event）。此時(shí)可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度為0 ～ 255 octets，相比之前的37，暴增了很多倍。
  4）因此，在原有的用于傳輸廣播數(shù)據(jù)的PDU（ADV_IND、ADV_DIRECT_IND、ADV_NONCONN_IND以及ADV_SCAN_IND，稱作legacy PDUs）的基礎(chǔ)上，增加了擴(kuò)展的PDU（ADV_EXT_IND、AUX_ADV_IND、AUX_SYNC_IND以及AUX_CHAIN_IND，稱作extended advertising PDUs）。
  5）相應(yīng)的，Advertising Event也分為L(zhǎng)egacy Advertising Event和Extenteded Advertising Event。

  1.7.LE Channel Selection Algorithm #2

  通過(guò)引入改進(jìn)的信道排序算法（CSA＃2），以改善下一跳信道排序的偽隨機(jī)性。CSA＃2將改善WiFi和其他藍(lán)牙設(shè)備在場(chǎng)的已啟用設(shè)備的共存性能。

  1.8.總結(jié)

  對(duì)上述6個(gè)New Features，對(duì)Controller軟件來(lái)講，重點(diǎn)關(guān)注下面兩點(diǎn)，我們后續(xù)專門進(jìn)行詳細(xì)解讀。

  • High Duty Cycle Non-Connectable Advertising?
  • LE Advertising Extensions