在當今的數(shù)字科技領(lǐng)域，提到「網(wǎng)絡(luò)」二字，往往會讓人們首先想到5G、千兆寬帶以及Wi-Fi 7路由器這些熱門話題。不過，在日常生活中，還有一種網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)因其廣泛應(yīng)用而不可小覷——那就是藍牙技術(shù)。隨著電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展，藍牙成為了眾多設(shè)備實現(xiàn)便捷連接與交互的關(guān)鍵，從多媒體設(shè)備如藍牙音箱，到智能家居產(chǎn)品如智能門鎖和智能燈泡，乃至運動裝備如手環(huán)和智能手錶，無一不在利用藍牙技術(shù)的優(yōu)勢。
2024年9月5日，藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth Special Interest Group，SIG）宣布了藍牙6.0核心規(guī)範的發(fā)佈。這一新版規(guī)範在前代基礎(chǔ)上帶來了多項重要革新與功能升級，主要包括支持藍牙信道探測、同步適配層的增強、鏈路層（LL）功能的擴展以及幀間隔的優(yōu)化。
藍牙技術(shù)的迭代與革新
自1988年藍牙技術(shù)首次面世以來，它已經(jīng)歷了一系列重要的版本迭代，每一次更新都標誌著技術(shù)上的重大飛躍：
藍牙5.1：此版本引入了到達角度（AoA）和離開角度（AoD）技術(shù)，極大地提升了定位和追蹤的精度。這些改進使得藍牙設(shè)備能夠在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)精確定位，並支持了物品追蹤等應(yīng)用場景，為用戶提供更加智能的生活體驗。
藍牙5.2：該版本專註於低功耗音頻傳輸領(lǐng)域，特別是在多設(shè)備連接以及高質(zhì)量音頻流方面實現(xiàn)了顯著進展。藍牙5.2的這些特性使其成為了無線耳機、音箱等音頻設(shè)備的理想選擇，滿足了消費者對於音質(zhì)和便攜性的雙重需求。
藍牙5.3和5.4：這兩個版本繼續(xù)加強了設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接性能，尤其是通過引入定期廣告功能來優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間的通訊與互聯(lián)。這種增強不僅提高了設(shè)備間的交互效率，也為構(gòu)建更加穩(wěn)定的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
藍牙6.0：作為這一系列演進中的最新成果，藍牙6.0在繼承前代優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)了多項關(guān)鍵技術(shù)的突破。它不僅提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，還為未來的物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)自動化等領(lǐng)域提供了強有力的支持，預(yù)示著一個更加智能、高效、安全的無線世界即將到來。
藍牙信道探測
藍牙信道探測是指藍牙設(shè)備在工作過程中，為了尋找最佳通信路徑而執(zhí)行的一種技術(shù)操作。通過這種探測，設(shè)備能夠識別出哪些無線頻率信道處於空閑狀態(tài)或是干擾較少，進而選擇這些信道進行數(shù)據(jù)交換，以確保連接的穩(wěn)定性和高效性。
藍牙信道探測作為藍牙核心規(guī)範6.0版的一項新增功能，旨在為兩個藍牙設(shè)備間的安全精細測距提供高安全保障。這項技術(shù)不僅提升了藍牙定位的準確性，同時也顯著增強了其安全性。
追溯到2019年，藍牙5.1標準的發(fā)佈標誌著藍牙技術(shù)的重大飛躍，該更新引入了兩種新的定位方法——到達角（AOA）和出發(fā)角（AOD），極大地提高了藍牙位置跟蹤的精確度。藍牙5.1的AOA室內(nèi)定位能力能夠達到幾英寸級別的精準度，對資產(chǎn)追蹤、室內(nèi)導(dǎo)航以及智能家居系統(tǒng)等領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響。
最新的藍牙通道探測技術(shù)進一步推進了這一領(lǐng)域的進步，提供了兩種先進的距離測量方法：PBR（基於相位的測距）和RTT（往返時間）。這兩種方法使得設(shè)備能以前所未有的精度判斷它們之間的相對距離，即便是在較遠的距離上也是如此。
準確性方面，藍牙通道探測利用PBR可以實現(xiàn)最遠達150m的距離測量，在遇到信號模糊之前。通過結(jié)合RTT與PBR，應(yīng)用層能夠有效檢測並解決信號模糊問題，實現(xiàn)更大範圍內(nèi)的精確距離測量。
安全性方面，距離測量技術(shù)面臨的主要安全問題是防止不可信設(shè)備欺騙可信設(shè)備，使其誤以為其他可信設(shè)備足夠接近以執(zhí)行特定操作。PBR與RTT的結(jié)合使用是應(yīng)對這一安全威脅的有效策略。由於這兩種測距方法的工作原理截然不同，同時遭受攻擊或操控以產(chǎn)生錯誤結(jié)果的概率非常低。PBR與RTT的交叉驗證提供了高度的安全保障，為開發(fā)者帶來了更多的可能性。
應(yīng)用領(lǐng)域，藍牙通道探測技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，不僅改善了日常生活的便利性，也優(yōu)化了商業(yè)運作模式。例如，「查找我的」類應(yīng)用藉助藍牙通道探測，使用戶能夠更輕鬆快捷地找到丟失的物品，無論是確定物品的方向還是距離。在數(shù)字鑰匙解決方案中，藍牙通道探測確保只有當授權(quán)設(shè)備處於設(shè)定的安全距離內(nèi)時，才能解鎖，從而加強了系統(tǒng)的安全性和用戶體驗。
基於決策的廣告過濾
在藍牙技術(shù)中，定義了兩種基本的傳輸類型：數(shù)據(jù)傳輸和廣告?zhèn)鬏敗Ｌ貏e地，在藍牙低功耗（BLE）標準下，共設(shè)定了40個物理通道，其中有3個專門用於廣告目的。BLE支持在主頻道和次頻道上分別傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)包。基於決策的廣告過濾機制優(yōu)化了設(shè)備處理進入廣告數(shù)據(jù)的方式。這一特性使得掃描設(shè)備能夠在從次頻道接收詳細數(shù)據(jù)前，先行評估主頻道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的重要性。通過這種方式，設(shè)備能夠決定是否有必要從次頻道接收更多信息，從而有效地減少了無關(guān)緊要數(shù)據(jù)的處理量，大幅提升了數(shù)據(jù)處理的效率，同時也顯著降低了設(shè)備的能耗。
監(jiān)控廣告商
廣告商是指那些利用廣告數(shù)據(jù)包向周圍設(shè)備廣播信息的設(shè)備。觀察者設(shè)備的主控部分可以指導(dǎo)藍牙LE控制器過濾掉重複的廣告數(shù)據(jù)包，這意味著主機會接收到每一個獨特廣告商的單一數(shù)據(jù)包。這種做法減輕了主機設(shè)備的處理負擔，提升了整體效率。不過，這也意味著如果廣告商離開了範圍，主機可能不會立即得知，除非觀察者設(shè)備嘗試建立連接。這可能導(dǎo)致觀察者設(shè)備在本應(yīng)停止搜索時繼續(xù)進行不必要的掃描，進而造成能量浪費。為此，監(jiān)控廣告商的功能通過在設(shè)備進出範圍時向主機報告，有助於避免此類能源浪費。
ISOAL增強
同步適配層（SOAL）的作用在於填補高層（如音頻配置文件）與底層（如鏈路層）之間的空白，促進諸如音頻這樣的實時數(shù)據(jù)流的高效傳輸。ISOAL接收來自高層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU），並將其轉(zhuǎn)化為通過藍牙鏈接發(fā)送給接收端的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。PDU分為兩種類型：成幀PDU和非成幀PDU。
成幀PDU被封裝在一個幀內(nèi)，這個幀是通過藍牙鏈路進行傳輸?shù)膶嶋H物理單元。這些幀包含了諸如數(shù)據(jù)包類型、序列號、錯誤檢測碼等頭部信息，確保了數(shù)據(jù)的完整性和順序。然而，每個數(shù)據(jù)片段的頭部信息也可能引入額外的延遲。為了改善這一點，藍牙6.0中的ISOAL引入了一種新的幀模式，它能在保持數(shù)據(jù)完整性的同時減少延遲。這一改進顯著提高了音頻和視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量和流暢度，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的體驗。
幀空間更新
幀間隔，即藍牙鏈路層發(fā)送兩個連續(xù)數(shù)據(jù)包之間的時間差，在藍牙5.0及其後續(xù)版本中，這一時間間隔被一個特定的符號標識符TJFS所代表，其固定值設(shè)定為150微秒。這樣設(shè)定的一個固定間隔有助於避免數(shù)據(jù)包之間的衝突，確保數(shù)據(jù)傳輸過程的順暢無阻。然而，隨著技術(shù)的進步，藍牙6.0引入了更為靈活的幀空間調(diào)整方案，允許根據(jù)需要增加或減少這一時間間隔。
對於處理能力有限的控制器來說，較長的幀空間值無疑是一個福音，因為它給予了這些設(shè)備更多的處理時間來應(yīng)對較大的數(shù)據(jù)包。相反，縮短幀空間值則能顯著提升數(shù)據(jù)的整體吞吐量，這對於某些應(yīng)用場景尤為有利，例如：
?批量數(shù)據(jù)傳輸：一次性將健身追蹤器收集的大量數(shù)據(jù)高效地傳輸至智能手機或筆記本電腦等終端設(shè)備。
?固件升級：快速完成設(shè)備固件的更新操作，減少用戶等待時間。
?BLE音頻傳輸：加快BLE音頻數(shù)據(jù)包的發(fā)送速度，同時降低與其他藍牙設(shè)備間發(fā)生信號干擾的風險。
通過賦予藍牙設(shè)備調(diào)整幀空間的能力，這一更新不僅增強了不同設(shè)備間數(shù)據(jù)交換的靈活性，還使其在日益複雜多變的使用環(huán)境中展現(xiàn)出更佳的適應(yīng)性和性能表現(xiàn)。以上這些更新不僅體現(xiàn)了藍牙技術(shù)聯(lián)盟對於用戶體驗持續(xù)改善的承諾，同時也為藍牙技術(shù)在未來的應(yīng)用拓展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
隨著藍牙技術(shù)的持續(xù)演進，它正日益成為我們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)應(yīng)用中不可或缺的一部分。藍牙通道探測技術(shù)的引入，為設(shè)備增添了實際的距離感知能力，從而為眾多創(chuàng)新應(yīng)用的開發(fā)鋪平了道路。通過實施基於決策的廣告過濾機制，BLE設(shè)備不僅能夠提升數(shù)據(jù)處理的效率，還能有效降低能耗。同時，監(jiān)控廣告商的功能使得設(shè)備間的連接轉(zhuǎn)換更為迅速便捷，極大地優(yōu)化了用戶的使用體驗。此外，音頻設(shè)備也從ISOAL（獨立同步流）的進步中獲益良多，而LL（鏈路層）擴展功能集則為藍牙設(shè)備帶來了更加豐富多樣的功能選項和支持。最重要的是，幀空間更新舉措進一步強化了個人用戶和BLE設(shè)備之間的互動體驗。綜上所述，無線藍牙世界的未來將更加精確、安全、多樣化且用戶友好。
