BT5.0 New Features概述

BT 5.0 New Features概述

1.1.前言

2016年12月6日，藍牙SIG發布了5.0版本的核心規范，該規范從距離、速度等多個方面，對BLE進行了增強，藍牙官網的總結如下：
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)?

  ??讓兩個藍牙設備可以相互之間知道自己的可用slots。?
  ??舉例1：現在很多無線模塊都是藍牙WIFI一體的，本身會有很多沖突，比如無線頻段啊MCU資源啊等。藍牙本身有一個防止沖突的協議(MWSMobileWirelessStandards),比如當前wifi在下載，協議告訴藍牙模塊這會兒你不能用藍牙，但是對端設備不知道你手機的藍牙不能用啊，就可以通過SAM這個特性來協議交互信息及時知道他不能用。?
  舉例2：一個手機的藍牙可以連接多個藍牙設備，比如我連接3個手環ABC，當手機在和A交互的時是不能和B交互的，之前的做法是，我們連接的時候就分配好資源，什么時候和A交互什么時候和B交互，這樣帶來的問題是?
  ??1）ABC三者不同時期需要的資源是不一樣的,當A在OTA下載固件的時候，明顯需要更多的solts資源，但由于連接的時候手機已經通過計劃經濟的方式分配好了，不管你后面的死活。?
  ??2）ABC的資源分配基本手機說了算，壓根就沒和ABC多少商量的余地。這個特性就解決了這個問題，以后大家有得商量，講究一個民主，我手機誓死保衛你ABC設備說話的權利。

  1.3. 2 Msym/s PHY for LE

  在藍牙4.2 1M符號速率（symbol rate）的PHY（稱作LE 1M PHY）基礎上，增加2M符號速率的PHY（稱作LE 2M PHY），二者的區別為：
  1）LE 1M PHY的符號速率為1Msym/s，為必選PHY（每個LE設備必須支持），支持ECC（error correction coding，可選），根據不同的編碼方式，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

  將最大的發送功率，從4.0/4.1/4.2中的10mW增大到5.0的100mW。關于BLE的發射功率，spec中有張表：
  

  1.5.High Duty Cycle Non-Connectable Advertising

  藍牙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）。而藍牙5.0不再區別對待，將最小值統一限制為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

  藍牙4.0/4.1/4.2的廣播信道比較簡單，直接預留3個（可以更少）Physical Channel，用于傳輸Advertising Event。可傳輸的數據長度為6～37 octets（加上了協議開銷）。
  而藍牙5.0，則搞出了新花樣（實用性大增，實現了真正的無連接廣播），總結為：
  1）抽象出primary advertising channel和secondary advertising channel的概念。
  2）primary advertising channel就是藍牙4.2及以前的、預留出的、用于傳輸Advertising Event。
  3）而secondary advertising channel，則直接復用了剩余的37個data channel，用于傳輸擴展的Advertising Event（稱作Extended Advertising Event）。此時可傳輸的數據長度為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據的PDU（ADV_IND、ADV_DIRECT_IND、ADV_NONCONN_IND以及ADV_SCAN_IND，稱作legacy PDUs）的基礎上，增加了擴展的PDU（ADV_EXT_IND、AUX_ADV_IND、AUX_SYNC_IND以及AUX_CHAIN_IND，稱作extended advertising PDUs）。
  5）相應的，Advertising Event也分為Legacy Advertising Event和Extenteded Advertising Event。

  1.7.LE Channel Selection Algorithm #2

  通過引入改進的信道排序算法（CSA＃2），以改善下一跳信道排序的偽隨機性。CSA＃2將改善WiFi和其他藍牙設備在場的已啟用設備的共存性能。

  1.8.總結

  對上述6個New Features，對Controller軟件來講，重點關注下面兩點，我們后續專門進行詳細解讀。

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