藍牙6.0核心規范發(fā)布：可實(shí)現厘米級精準定位！

近日，藍牙技術(shù)聯(lián)盟 （SIG） 發(fā)布了新版本的藍牙核心規范——藍牙 6.0 版本，雖然藍牙技術(shù)聯(lián)盟在2023年更新了藍牙5.4，但這是自2016年藍牙5 標準推出8年以來(lái)最大的一次更新。藍牙6.0 主要側重于提高效率和可靠性，允許更多的物聯(lián)網(wǎng)設備使用它來(lái)進(jìn)行通信，帶來(lái)了包括了藍牙信道探測、基于決策的廣告過(guò)濾、監控廣告商、同步適配層 （ISOAL） 的增強功能、LL 擴展功能集和幀空間更新等眾多新功能。

1、藍牙頻道探測

藍牙頻道探測是藍牙6.0 帶來(lái)的最突出的新功能。這項技術(shù)為藍牙設備提供了兩個(gè)優(yōu)勢：增強的安全性以及更高的位置查找準確性。藍牙頻道探測通過(guò)允許設備無(wú)線(xiàn)通信以準確找到彼此的位置來(lái)提高安全性，從而更難欺騙藍牙信號并操縱其強度。

這項創(chuàng )新帶來(lái)了真正的高精度距離感知，為各種應用帶來(lái)了變革性的優(yōu)勢?！安檎摇苯鉀Q方案的用戶(hù)體驗可以得到極大的改善，從而更輕松、更快速地找到丟失的物品。

據了解，自從藍牙核心規范中首次指定藍牙 LE 以來(lái)，到達角 （AoA） 和出發(fā)角 （AoD） 測向等核心功能以及許多相關(guān)配置文件（如 Find Me 配置文件）已將藍牙 LE 確立為一種流行的定位服務(wù)技術(shù)。

但是在藍牙6.0 版發(fā)布之前，這只能使用一種稱(chēng)為路徑損耗計算的方法來(lái)實(shí)現。此方法要求接收設備測量接收到的信號強度（稱(chēng)為 RSSI），并了解遠程設備在距****的某個(gè)參考距離（如 1 米）處傳輸的信號強度。此外，相關(guān)物理場(chǎng)表明，接收器的信號強度與其與****的距離的平方成反比。有了發(fā)射機參考信號強度、RSSI 和這個(gè)簡(jiǎn)單的數學(xué)關(guān)系，就可以計算出距離值。

當距離計算的精度要求較高，并且這種計算的一致性和可靠性不是特別高時(shí)，路徑損耗計算是合適的。由于當兩個(gè)器件之間的距離相對較小時(shí)，信號強度最初會(huì )迅速下降，因此路徑損耗計算可以產(chǎn)生相當好的結果。但是在較長(cháng)的距離上，較小的信號強度變化可能對應于較大的可能距離范圍，這使得計算對小誤差非常敏感。該方法容易受到干擾和其他環(huán)境因素的影響。此外，它還不安全，使應用程序面臨攻擊的風(fēng)險，例如，距離欺騙。因此，舊的藍牙測距技術(shù)，在資產(chǎn)跟蹤、無(wú)鑰匙進(jìn)入和點(diǎn)火系統等應用方面更具挑戰性，需要一種更復雜、更安全和標準化的方法，以產(chǎn)生更準確、更可靠的結果。

據了解，藍牙6.0采用了基于相位的測距 （Phase-based Ranging, PBR）技術(shù)，該方法利用了無(wú)線(xiàn)電信號的一個(gè)基本特性，即相位及其與頻率和波長(cháng)的關(guān)系，實(shí)現藍牙互聯(lián)設備之間的高精度測距，并在相當長(cháng)的距離內可確保厘米級精度，滿(mǎn)足絕大多數應用的需求，而且簡(jiǎn)單的互聯(lián)設備也能充分利用真實(shí)的距離感知功能。雖然，PBR的相旋轉的周期性，可能會(huì )導致的“距離模糊”問(wèn)題（由于藍牙 CS 使用 1 MHz 的頻率間隔，直到 150 米左右才會(huì )出現），但是可以通過(guò)將 PBR 與第二種距離測量方法（往返計時(shí)）結合使用來(lái)解決。

藍牙 SIG 表示，這將帶來(lái)“相當長(cháng)距離的厘米級精度”。藍牙技術(shù)已經(jīng)用于定位服務(wù)，例如 Android 的 Find My Device 網(wǎng)絡(luò )和 Apple 的 Find My。但是，后者仍然使用超寬帶 （UWB） 芯片進(jìn)行準確導航。

同時(shí)，在數字鑰匙解決方案中，藍牙頻道探測將增加一個(gè)強大的安全層，確保只有指定范圍內的授權用戶(hù)才能解鎖門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)安全區域。

總結來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)藍牙頻道探測功能的引入，藍牙設備現在可以將其確切位置透露給授權設備，而無(wú)需 UWB 芯片。隨著(zhù)藍牙設備的普及，尤其是在 IoT 設備中，我們很快就會(huì )擁有一個(gè)更強大的網(wǎng)絡(luò )，可以幫助我們在任何地方定位幾乎任何東西。這可以在 iPhone、Android 和其他具有 Windows 和 Linux 等其他操作系統的設備上擴展“查找”網(wǎng)絡(luò )。

2、基于決策的廣告過(guò)濾

藍牙低功耗 （LE） 擴展廣告功能支持在主無(wú)線(xiàn)電信道和輔助無(wú)線(xiàn)電信道上傳輸的一系列相關(guān)數據包?；跊Q策的廣告過(guò)濾允許掃描設備使用在主廣告通道上接收的數據包的內容來(lái)決定是否應該掃描輔助通道上的相關(guān)數據包，從而減少在輔助通道上掃描可能不包含與應用程序相關(guān)的 PDU 的數據包所花費的時(shí)間，從而提高掃描效率。

3、監控廣告商

觀(guān)察者設備的主機組件可以指示藍牙 LE 控制器過(guò)濾重復的廣告數據包。當此類(lèi)型的過(guò)濾處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，主機將僅從每個(gè)唯一設備接收一個(gè)廣播數據包（受藍牙核心規范定義，即在此上下文中構成唯一設備）。這提高了主機的效率，但缺點(diǎn)是，當情況要求觀(guān)察者設備現在應嘗試連接到設備時(shí)，主機無(wú)法知道設備是否仍在范圍內。這可能會(huì )導致觀(guān)察者浪費能源對先前發(fā)現的不再在范圍內的設備執行高占空比掃描。新的監控廣告商功能使用主機控制器接口 （HCI） 事件，在感興趣的設備移入和移出范圍時(shí)通知主機。

4、ISOAL 增強

同步適配層 （ISOAL） 使較大的數據幀能夠在較小的鏈路層數據包中傳輸，并確?？梢灾貥嫿邮掌髡_處理數據所需的相關(guān)時(shí)序信息。ISOAL 可以根據某些變量生產(chǎn)成幀或非成幀 PDU。如果產(chǎn)生成幀 PDU，則延遲可能會(huì )因此增加。在藍牙核心規范版本 6.0 中，ISOAL 得到了改進(jìn)，定義了一種新的成幀模式，該模式可減少對此問(wèn)題特別敏感的用例的延遲。相同的功能還可以提高可靠性。

5、LL 擴展功能集

借助這一進(jìn)步，設備可以交換有關(guān)它們各自支持的鏈路層功能的信息。此功能已得到增強，可支持更多的功能，隨著(zhù) Bluetooth LE 的復雜性和多功能性的增長(cháng)，這些功能變得非常必要。

6、幀空間更新

藍牙核心規范的早期版本定義了一個(gè)時(shí)間常數值，用于分隔連接事件或連接的同步流 （CIS） 子事件中數據包的相鄰傳輸。該值在規范中指定為 T_IFS，固定值為 150 μs。在藍牙核心規范 6.0 版中，用于連接或連接的同步流的幀間隔現在是可協(xié)商的，并且可以短于或長(cháng)于 150 μs。

編輯：芯智訊-浪客劍