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藍(lán)牙5.4新特性介紹及展望

發(fā)表時(shí)間:2023/04/19
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  藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于2023年1月31日批準(zhǔn)了藍(lán)牙核心規(guī)范V5.4的版本,讓我們一起來(lái)看看藍(lán)牙5.4版本到底更新了什么吧  藍(lán)牙5.4版本主要引入了以下四個(gè)新特性:  廣播編碼選擇(Advertising Coding Selection,以下簡(jiǎn)稱(chēng)...

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  藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于2023年1月31日批準(zhǔn)了藍(lán)牙核心規(guī)范V5.4的版本,讓我們一起來(lái)看看藍(lán)牙5.4版本到底更新了什么吧


  藍(lán)牙5.4版本主要引入了以下四個(gè)新特性:


  廣播編碼選擇(Advertising Coding Selection,以下簡(jiǎn)稱(chēng)ACS)


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  對(duì)擴(kuò)展廣播采用的LE Coded PHY指定編碼方式,以精確管控和協(xié)調(diào)藍(lán)牙設(shè)備間的通信距離。


  藍(lán)牙LE定義的PHY有三種:LE1M、LE2M,LE Coded。


  使用LE Coded PHY時(shí),將使用前向糾錯(cuò)(FEC)算法可,根據(jù)配置S=2或者S=8,可以控制生成多少糾錯(cuò)數(shù)據(jù),增加多少通信距離,來(lái)確保距離發(fā)射端比較遠(yuǎn)的設(shè)備也可以正確的接收數(shù)據(jù)。從圖中可以看得出來(lái),在S=2時(shí),LE編碼傳輸范圍為L(zhǎng)E 1M的2倍,傳輸速率降為500kb/s,S=8時(shí),傳輸范圍則為4倍,傳輸速率將為125kb/s。藍(lán)牙5.4在此基礎(chǔ)上添加了HCI命令,允許在使用LE編碼PHY時(shí)指定FEC參數(shù)S的值,這樣,用戶(hù)得以靈活的調(diào)整藍(lán)牙信號(hào)的傳輸距離和傳輸速率,以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。


  LE GATT安全級(jí)別特征(簡(jiǎn)稱(chēng)SLC)


  支持設(shè)備使用GATT安全級(jí)別特性來(lái)表示設(shè)備的安全模式和安全等級(jí)


  GATT,即通用屬性配置文件,其通過(guò)GATT服務(wù)、特性和描述符三個(gè)屬性組成的結(jié)構(gòu)表示設(shè)備數(shù)據(jù)和功能,這些屬性都是在屬性表中宏定義的,屬性表中的每個(gè)屬性都包含一組屬性權(quán)限。屬性權(quán)限定義了客戶(hù)端對(duì)該屬性的訪問(wèn)類(lèi)型,當(dāng)客戶(hù)端嘗試訪問(wèn)該屬性時(shí),會(huì)檢查該屬性的權(quán)限。如果不滿(mǎn)足屬性權(quán)限所規(guī)定的安全條件,將拒絕客戶(hù)端訪問(wèn),此時(shí),客戶(hù)端通常需要升級(jí)安全等級(jí),并重發(fā)上次訪問(wèn)失敗的數(shù)據(jù),由于不滿(mǎn)足訪問(wèn)安全權(quán)限導(dǎo)致錯(cuò)誤,就算客戶(hù)端升級(jí)了安全等級(jí),也需要手動(dòng)重發(fā)該數(shù)據(jù),非常影響用戶(hù)的體驗(yàn),因此,在藍(lán)牙5.4中,才引入了SLC這個(gè)新特性


  SLC特性允許客戶(hù)端在訪問(wèn)GATT服務(wù)器前確定其安全條件,避免因安全級(jí)別問(wèn)題導(dǎo)致應(yīng)用程序流臨時(shí)中斷,使客戶(hù)端必須重新訪問(wèn)。極大的增加了效率。


  廣播數(shù)據(jù)加密(Encrypted Advertising Data,以下簡(jiǎn)稱(chēng)EAD)


  支持對(duì)廣播包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,加密后的廣播數(shù)據(jù)只能被擁有相同密鑰的設(shè)備解密,加密廣播特性提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的、普遍適用的機(jī)制,用于廣播包、掃描響應(yīng)包和EIR數(shù)據(jù)包中傳輸加密數(shù)據(jù),并安全地共享相關(guān)的加密密鑰材料。

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  EAD解決了第三方存在的時(shí)候?qū)ΡC艿男枨?,這意味著無(wú)連接通信現(xiàn)在可以作為一對(duì)多或一對(duì)一拓?fù)渲邪踩膽?yīng)用程序數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制使用。


  帶響應(yīng)的周期性廣播(Periodic Advertising with Responses,以下簡(jiǎn)稱(chēng)PAwR)


  支持對(duì)給定區(qū)域的多個(gè)設(shè)備傳輸周期性廣播控制消息及用戶(hù)數(shù)據(jù),是一種支持無(wú)連接的、雙向的、一對(duì)多的、一種低功耗拓?fù)浼夹g(shù)。


  PAwR是藍(lán)牙5.4的重要更新,它提供了一種新的廣播模式,那么,這種廣播模式和傳統(tǒng)的廣播模式相比,有什么異同呢?


  傳統(tǒng)BLE廣播:傳統(tǒng)的BLE廣播在三個(gè)廣播信道上發(fā)送廣播數(shù)據(jù),每次廣播的間隔是由一個(gè)固定值advInterval和一個(gè)0~10ms的隨機(jī)值adverDelay決定,這樣做的目的是為了避免多個(gè)設(shè)備廣播的數(shù)據(jù)沖突,但也導(dǎo)致掃描設(shè)備不得不一直掃描,增加了掃描設(shè)備的功耗,且掃描設(shè)備無(wú)法回應(yīng)掃描數(shù)據(jù)包,因此數(shù)據(jù)通訊也是單向的。


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  周期廣播(PADVB):周期廣播的間隔是由時(shí)間表決定的,其發(fā)送的數(shù)據(jù)包含調(diào)度時(shí)間表,掃描設(shè)備可以獲取該時(shí)間表,并根據(jù)時(shí)間表同步廣播設(shè)備的掃描時(shí)間,這樣掃描設(shè)備就可以以最低的功耗來(lái)掃描廣播,由于掃描設(shè)備無(wú)法回復(fù)PADVB周期廣播,所以應(yīng)用層的數(shù)據(jù)通訊依舊是單向的


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  帶響應(yīng)的周期性廣播(PAwR):PAwR同樣由時(shí)間表決定間隔,具有與PADVB一樣的低功耗優(yōu)勢(shì),同時(shí),PAwR支持雙向無(wú)連接的數(shù)據(jù)交互,PAwR采用了更靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和并發(fā)接收模式,其數(shù)據(jù)包可以被一個(gè)接收者處理,也可以被多個(gè)接收者處理,最多可實(shí)現(xiàn)與數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙向通訊,PAwR中一個(gè)廣播者和一個(gè)觀察者只占用一個(gè)subevent事件,所以觀察者可以在廣播者廣播的時(shí)候,只需要只掃描很小一段時(shí)間。subevent子事件同步過(guò)程涉及到應(yīng)用邏輯,所以接收到的數(shù)據(jù)包通常會(huì)包含與觀察者相關(guān)的數(shù)據(jù)。這種低功耗的特性使觀察者可以?xún)H僅使用一節(jié)紐扣電池就可以讓設(shè)備工作幾年時(shí)間。


  應(yīng)用場(chǎng)景分析


  藍(lán)牙5.4新特性的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)景是電子貨架標(biāo)簽(ESL),如下圖:

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  電子貨架標(biāo)簽有一個(gè)顯示器,它通過(guò)圖像顯示該貨架上物品的名稱(chēng)和價(jià)格等信息。通常,電子貨架標(biāo)簽可以存儲(chǔ)多個(gè)圖像,在中央設(shè)備控制下,每次選擇一個(gè)圖像用于活動(dòng)顯示。在PAwR特性支持下,一個(gè)中央設(shè)備可以同時(shí)控制上千個(gè)標(biāo)簽,并且每個(gè)標(biāo)簽狀態(tài)改變時(shí),也能夠反饋到中央設(shè)備,例如,在商場(chǎng)中,顧客可以通過(guò)電子貨架標(biāo)簽了解商品的價(jià)格和用途,此時(shí)他可以直接通過(guò)標(biāo)簽或其他設(shè)備完成購(gòu)買(mǎi),而無(wú)需去收銀臺(tái)詢(xún)價(jià)和支付,在他取走商品后,中央設(shè)備可以很快得知商品已被購(gòu)買(mǎi),并將商品所屬貨架、商品名稱(chēng)告知工作人員,使工作人員能更快地進(jìn)行補(bǔ)貨;除此之外,EDA特性讓廣播數(shù)據(jù)包可以被加密,讓中央設(shè)備與標(biāo)簽地通訊更加安全,ACS特性讓中央設(shè)備可以根據(jù)與貨架的距離,靈活地設(shè)置藍(lán)牙通信距離,這對(duì)大型商場(chǎng)無(wú)人化具有非常重大地意義。


  行業(yè)地未來(lái)展望


  藍(lán)牙5.4協(xié)議的更新主要集中在完善低功耗模式功能上,隨著藍(lán)牙協(xié)議一代代地更新,越來(lái)越多地功能被添加,其應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)越來(lái)越廣泛,例如近幾年火熱的工廠、商場(chǎng)無(wú)人化、智能家居等,都屬于低功耗藍(lán)牙的應(yīng)用場(chǎng)景之一,因此,許多藍(lán)牙產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生。


  而產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開(kāi)質(zhì)量檢測(cè)這一環(huán)節(jié),尤其在這個(gè)技術(shù)日新月異的時(shí)代,要確保產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,就必須在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行全方位、多角度的綜合測(cè)試。


  BTE100綜測(cè)儀是由中承科技獨(dú)立自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)藍(lán)牙信令測(cè)試儀表,其同時(shí)支持經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗的信令和非信令測(cè)試,涵蓋功能十分廣泛,并向客戶(hù)提供各種定制化開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù),它可以支持經(jīng)典藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品在Pairing Mode(配對(duì)模式)下直接進(jìn)行測(cè)試,而無(wú)需產(chǎn)品進(jìn)入工程模式,極大的提升了測(cè)試效率。目前,國(guó)內(nèi)已有許多大廠在產(chǎn)線(xiàn)上部署了BTE100。


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  產(chǎn)品特性:


  ·支持TWS高通量測(cè)試;


  ·符合藍(lán)牙核心規(guī)范v.5.3射頻測(cè)試條件;


  ·支持經(jīng)典藍(lán)牙(BR/EDR)測(cè)試;


  ·支持低功耗藍(lán)牙(BLE 4.2/5.0/5.1/5.2)測(cè)試;


  ·支持CW校準(zhǔn)與測(cè)試,傳導(dǎo)或空口測(cè)試;


  ·支持藍(lán)牙空口抓包分析,原始IQ數(shù)據(jù)分析;


  ·支持paring mode下射頻協(xié)議一致性分析;


  ·可在4-5秒內(nèi)驗(yàn)證基本速率的輸出功率、初始化載波容限以及單時(shí)隙靈敏度;


  ·在藍(lán)牙測(cè)試模式下執(zhí)行的基本速率和EDR測(cè)量——Loopback or Tx mode supported;


  ·支持藍(lán)牙吞吐量測(cè)試且擁有信令射頻測(cè)試模塊;


  ·支持Test Mode、Paring Mode(競(jìng)品分析)、BLE-DTM和BLE信令測(cè)試;


  ·完全實(shí)現(xiàn)的基本速率,EDR和藍(lán)牙低能耗dirty發(fā)射器的藍(lán)牙SIG射頻測(cè)試規(guī)范兼容的測(cè)量;


  未來(lái)將支持藍(lán)牙核心規(guī)范v5.4射頻指標(biāo)測(cè)試。

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