蓝牙6.0核心规范发布：可实现厘米级精准定位！

近日，蓝牙技术联盟 （SIG） 发布了新版本的蓝牙核心规范——蓝牙 6.0 版本，虽然蓝牙技术联盟在2023年更新了蓝牙5.4，但这是自2016年蓝牙5 标准推出8年以来最大的一次更新。蓝牙6.0 主要侧重于提高效率和可靠性，允许更多的物联网设备使用它来进行通信，带来了包括了蓝牙信道探测、基于决策的广告过滤、监控广告商、同步适配层 （ISOAL） 的增强功能、LL 扩展功能集和帧空间更新等众多新功能。

1、蓝牙频道探测

蓝牙频道探测是蓝牙6.0 带来的最突出的新功能。这项技术为蓝牙设备提供了两个优势：增强的安全性以及更高的位置查找准确性。蓝牙频道探测通过允许设备无线通信以准确找到彼此的位置来提高安全性，从而更难欺骗蓝牙信号并操纵其强度。

这项创新带来了真正的高精度距离感知，为各种应用带来了变革性的优势。“查找”解决方案的用户体验可以得到极大的改善，从而更轻松、更快速地找到丢失的物品。

据了解，自从蓝牙核心规范中首次指定蓝牙 LE 以来，到达角 （AoA） 和出发角 （AoD） 测向等核心功能以及许多相关配置文件（如 Find Me 配置文件）已将蓝牙 LE 确立为一种流行的定位服务技术。

但是在蓝牙6.0 版发布之前，这只能使用一种称为路径损耗计算的方法来实现。此方法要求接收设备测量接收到的信号强度（称为 RSSI），并了解远程设备在距发射器的某个参考距离（如 1 米）处传输的信号强度。此外，相关物理场表明，接收器的信号强度与其与发射器的距离的平方成反比。有了发射机参考信号强度、RSSI 和这个简单的数学关系，就可以计算出距离值。

当距离计算的精度要求较高，并且这种计算的一致性和可靠性不是特别高时，路径损耗计算是合适的。由于当两个器件之间的距离相对较小时，信号强度最初会迅速下降，因此路径损耗计算可以产生相当好的结果。但是在较长的距离上，较小的信号强度变化可能对应于较大的可能距离范围，这使得计算对小误差非常敏感。该方法容易受到干扰和其他环境因素的影响。此外，它还不安全，使应用程序面临攻击的风险，例如，距离欺骗。因此，旧的蓝牙测距技术，在资产跟踪、无钥匙进入和点火系统等应用方面更具挑战性，需要一种更复杂、更安全和标准化的方法，以产生更准确、更可靠的结果。

据了解，蓝牙6.0采用了基于相位的测距 （Phase-based Ranging, PBR）技术，该方法利用了无线电信号的一个基本特性，即相位及其与频率和波长的关系，实现蓝牙互联设备之间的高精度测距，并在相当长的距离内可确保厘米级精度，满足绝大多数应用的需求，而且简单的互联设备也能充分利用真实的距离感知功能。虽然，PBR的相旋转的周期性，可能会导致的“距离模糊”问题（由于蓝牙 CS 使用 1 MHz 的频率间隔，直到 150 米左右才会出现），但是可以通过将 PBR 与第二种距离测量方法（往返计时）结合使用来解决。

蓝牙 SIG 表示，这将带来“相当长距离的厘米级精度”。蓝牙技术已经用于定位服务，例如 Android 的 Find My Device 网络和 Apple 的 Find My。但是，后者仍然使用超宽带 （UWB） 芯片进行准确导航。

同时，在数字钥匙解决方案中，蓝牙频道探测将增加一个强大的安全层，确保只有指定范围内的授权用户才能解锁门或访问安全区域。

总结来说，随着蓝牙频道探测功能的引入，蓝牙设备现在可以将其确切位置透露给授权设备，而无需 UWB 芯片。随着蓝牙设备的普及，尤其是在 IoT 设备中，我们很快就会拥有一个更强大的网络，可以帮助我们在任何地方定位几乎任何东西。这可以在 iPhone、Android 和其他具有 Windows 和 Linux 等其他操作系统的设备上扩展“查找”网络。

2、基于决策的广告过滤

蓝牙低功耗 （LE） 扩展广告功能支持在主无线电信道和辅助无线电信道上传输的一系列相关数据包。基于决策的广告过滤允许扫描设备使用在主广告通道上接收的数据包的内容来决定是否应该扫描辅助通道上的相关数据包，从而减少在辅助通道上扫描可能不包含与应用程序相关的 PDU 的数据包所花费的时间，从而提高扫描效率。

3、监控广告商

观察者设备的主机组件可以指示蓝牙 LE 控制器过滤重复的广告数据包。当此类型的过滤处于活动状态时，主机将仅从每个唯一设备接收一个广播数据包（受蓝牙核心规范定义，即在此上下文中构成唯一设备）。这提高了主机的效率，但缺点是，当情况要求观察者设备现在应尝试连接到设备时，主机无法知道设备是否仍在范围内。这可能会导致观察者浪费能源对先前发现的不再在范围内的设备执行高占空比扫描。新的监控广告商功能使用主机控制器接口 （HCI） 事件，在感兴趣的设备移入和移出范围时通知主机。

4、ISOAL 增强

同步适配层 （ISOAL） 使较大的数据帧能够在较小的链路层数据包中传输，并确保可以重构接收器正确处理数据所需的相关时序信息。ISOAL 可以根据某些变量生产成帧或非成帧 PDU。如果产生成帧 PDU，则延迟可能会因此增加。在蓝牙核心规范版本 6.0 中，ISOAL 得到了改进，定义了一种新的成帧模式，该模式可减少对此问题特别敏感的用例的延迟。相同的功能还可以提高可靠性。

5、LL 扩展功能集

借助这一进步，设备可以交换有关它们各自支持的链路层功能的信息。此功能已得到增强，可支持更多的功能，随着 Bluetooth LE 的复杂性和多功能性的增长，这些功能变得非常必要。

6、帧空间更新

蓝牙核心规范的早期版本定义了一个时间常数值，用于分隔连接事件或连接的同步流 （CIS） 子事件中数据包的相邻传输。该值在规范中指定为 T_IFS，固定值为 150 μs。在蓝牙核心规范 6.0 版中，用于连接或连接的同步流的帧间隔现在是可协商的，并且可以短于或长于 150 μs。

编辑：芯智讯-浪客剑