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蓝牙6.0核心规范-Vol 0(2)

02/24 08:45
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上一篇我们提到了蓝牙BR/EDR/LE的核心控制器及主机的配置层要求。默认大家对蓝牙BR/EDR/LE的基本概念已经比较熟悉,如果需要重温的话可以参考本篇最下方的补充说明。

今天我们继续来看不同蓝牙版本的feature都有哪些变化或者升级。

01、New Features

蓝牙所有feature可以分为以下四种类型:

Type 1 主机无法通过HCI配置/启用的控制器功能
Type 2 主机可通过HCI配置/启用的控制器功能
Type 3 同时存在于控制器和主机中,需要HCI命令/事件才能运行的功能
Type 4 不涉及控制器的主机功能

为了更好地理解这些Type,我们需要提前来了解一下Vol 1中的一些内容。上周我们提到了蓝牙不同版本(BR/EDR/LE)主机和控制器所需要支持的配置,下图所示为蓝牙主机和控制器的组合,从左到右分别为:仅支持LE的控制器、仅支持BR/EDR的控制器和支持BR/EDR/LE的控制器。

蓝牙核心系统由主机和一个或多个控制器组成。我们来看一下它们的定义:

主机(Host):处理上层协议栈(如L2CAP、ATT、GATT等)和应用逻辑。

控制器(Controller):负责底层射频基带处理和链路管理(Link manager)以及可选的HCI。

HCI(Host Controller interface):标准通信接口,用于主机与控制器之间的命令、事件和数据传输

所以说Host是一个逻辑实体,定义为非核心配置文件以下和HCI以上的所有层。Controller也是一个逻辑实体,定义为 HCI 以下的所有层。显而易见,HCI是连接主机和控制器之间的通信接口。但HCI的相应部分的实现被分别包含在了主机和控制器的实现中。

接下来的这一张大表,就是我们今天的主要内容,了解一下各个蓝牙版本的主要feature的更新情况和所属类型。有些名称字面上看似简单,或者不知所云,但实际的意义却很复杂。这里仅先作为一总结列表供大家参考和了解。

蓝牙版本 Feature Type Feature
1.2 1 Basic AFH(自适应跳频) operation
Enhanced inquiry
1.2 2 Configuration of AFH (setting channels and enabling/disabling channel assessment)
Enhanced synchronization capability
Interlaced inquiry scan(隔行查询扫描)
Interlaced page scan(隔行寻呼扫描)
Broadcast encryption
1.2 3 Enhanced flow specification and flush time-out(刷新超时)
Extended SCO links(eSCO:为抗干扰,在SCO中增加了重传功能)
Inquiry Result with RSSI
1.2 4 L2CAP flow and error control

2.0 + EDR

2

2 Mb/s EDR
3 Mb/s EDR
3 slot packets in EDR
5 slot packets in EDR
2 Mb/s eSCO
3 Mb/s eSCO
3 slot packets for EDR eSCO
2.1 + EDR 1 Encryption Pause and Resume
2.1 + EDR 3 Erroneous Data Reporting
Extended Inquiry Response
Sniff subrating(减速呼吸/低功耗监听模式)
Link Supervision Timeout Changed Event(链路监控超时更改事件)
Non-Flushable Packet Boundary Flag(不可刷新包边界标志)
Secure Simple Pairing(配对)
3.0 + HS 1 Enhanced Power Control
3 Generic Test Methodology
4 Unicast Connectionless Data(单播无连接数据)
Addendum 1/3.0 + HS 4 L2CAP Enhanced Retransmission Mode
L2CAP Streaming Mode
4.0 3 Low Energy Controller (PHY and LL)
4 Low Energy Host (L2CAP and Security Manager)
Attribute Protocol and Generic Attribute Profile属性协议和通用属性文件
Addendum 2 4 Appearance Data Type
Addendum 3 2 MWS Coexistence Signaling(在共址无线设备间提供标准化接口,用于沟通某些共存技术所需信息)
Addendum 4 3 Connectionless Peripheral Broadcast无连接外设广播
4 Unencrypted(未加密) UCD

4.1

2 Train Nudging(提供一种机制,在定期无法接收相应回复的时段时,提高寻呼和查询的成功率)
Generalized Interlaced Scan(提供一种机制,在某些slot定期无法进行扫描时提高寻呼和查询扫描的成功率)
Low Duty Cycle Directed Advertising低占空比定向广告
LE Ping
3 BR/EDR Secure Connections
Piconet Clock Adjustment(允许蓝牙设备将 piconet 时钟与LTE 等外部技术保持一致)
LE Link Layer Topology(链路层拓扑)
4 32-bit UUID Support in LE
LE Dual Mode Topology
LE L2CAP Connection Oriented Channel Support(面向连接的信道支持)
LE Privacy v1.1
4.2 2 LE Data Packet Length Extension
3 Link Layer Privacy(链路层隐私)
Link Layer Extended Filter Policies
4 LE Secure Connections

5.0

2 Slot Availability Mask(为两台蓝牙设备提供一种机制,使其能相互指示各自时隙的可用性)
LE 2M PHY
High Duty Cycle Non-Connectable Advertising
LE Channel Selection Algorithm #2
3 LE Coded PHY
LE Advertising Extensions
Addendum 5 1 LE Higher Output Power

5.1

1

Control Length Extension
Advertising Channel Index
ADI field in scan response data扫描响应数据中的 ADI 字段
Allow the SID to appear in scan response reports允许在扫描响应报告中显示 SID
2 Angle of Arrival/Angle of Departure到达角/离开角
HCI support for debug keys in LE Secure Connections在 LE 安全连接中支持 HCI 调试密钥
Sleep clock accuracy update mechanism(睡眠时钟精度更新机制)
Interaction between QoS and Flow Specification(QoS与流量规范之间交互)
Host channel classification for secondary advertising(用于二次广告的主机信道分类)
3 Periodic Advertising Sync Transfer
4 GATT Caching(缓存)
5.2 2 LE Power Control
3 LE Isochronous Channels(异步信道)
4 Enhanced Attribute Protocol
5.3 2 Periodic Advertising ADI support
Set Min Encryption Key Size command and Encryption Change [v2] event设置最小加密密钥大小命令和加密更改 [v2] 事件
Channel Classification(信道分类)
3 Connection Subrating(连接分级)
5.4 2 Advertising Coding Selection
3 Periodic Advertising with Responses
4 Encrypted Advertising Data
LE GATT Security Levels Characteristic

6.0

2 ISOAL Unsegmented Framed Mode(异步适配层非分割成帧模式)
LE Frame Space Update
LL Extended Feature Set
3 Channel Sounding(信道探测)
Decision-Based Advertising Filtering基于决策的广告过滤
Monitoring Advertisers

按照Type1、Type4、Type3、Type2的顺序,所占的Feature比例大概是10%、20%、30%、40%。简单地说,Type1是独立于主机的控制器功能;Type4是独立于控制器的主机功能,这两种类型的feature均占比较小;而Type2和Type3则是介于主机和控制器之间,Type2是主机可以通过HCI进行启动/配置的控制器功能;Type3是同时存在于主机和控制器中的功能,这两种类型的feature共占70%。

上面表格中还出现了一个词儿:Addendum(增编),在蓝牙规范各版本之外,还有CSA(Core Specification Addendum),它包含单卷中的一个或多个部分、多卷中的一个或多个部分、一个或多个部分的变更,或部分与变更的混合。根据下表中的规则,增编部分可用于取代卷中的一个部分,也可用于在卷中增加一个部分。

注:每个变更可能包含对规范一个或多个部分的更改和/或增补。

增编分为1、2、3、4、5部分内容,增编1是针对L2CAP的增强重传模式和流媒体模式;增编2是针对外观数据类型;增编3是针对共存;增编4是针对无连接外设广播和未加密UCD等;增编5是针对LE更高输出功率。有的是可选,有的是在特定条件下的必选,具体参考下面的表格:

02、补充说明

蓝牙是一种短距无线通信系统,它相当于是取代了那些连接电子设备的电缆。主要的特点就是鲁棒性、低功耗和低成本。它的许多功能都是可选的,也就是可以根据应用去实现你所需要的,所以不同的蓝牙产品有很大的差异性。规范也定义了很多不同的feature,来提供多种选择。

蓝牙系统有两种形式:

基本速率(BR:basic rate)低功耗(LE:Low Energy)

无论哪种形式的系统都包括以下三个过程:

设备发现:device discovery;连接建立:connection establishment;连接机制:connection mechanisms

所有系统的Feature都是围绕这三个过程进行设计的。BR系统又包含可选的增强数据速率(EDR:Enhanced Data Rate)的扩展;提供同步和异步连接,BR的数据传输速率为 721.2 kbps,EDR的数据传输速率可以达 2.1 Mbps。

与 BR/EDR 相比,LE 系统包含的功能可以使产品实现更低的功率消耗、更低的复杂性和更低的成本;而且LE系统还专为数据速率较低和占空比较低的应用而设计。它包含一个可选的2 Mbps物理层数据速率,同时提供了同步数据传输(isochronous data transfer)功能,该功能通过面向连接和无连接的机制实现,并利用同步传输进行数据传输。LE 系统还包括可选调制Tone用于传输距离估计信息。

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