2021 年 7 月，藍牙特別興趣小組 (SIG) 發布了藍牙 5.3 版，開發人員可以擁有更多的靈活性和配置選項。隨著此版本的發布，藍牙®低功耗（BLE）的三個更新可以提高性能、降低功耗和減少設備的延遲，這些改進與各種低功耗藍牙應用和設備相關。
以下就深入了解這三個變化的細節和潛在應用。
No. 1 Connection subrating 提高響應能力
藍牙設備可以為連接間隔設置不同的持續時間，即設備在持續連接事件之間等待的時間。較長的連接間隔可以節省功耗，而較短的連接間隔則響應速度更快，并且可以在給定的時間內發送更多的數據。
更改連接間隔會引入延遲。實際上，當設備想要更改連接間隔時，至少需要六個連接事件來協商該更改，如圖 1 所示。
圖 1 - 更改連接間隔時的延遲
當連接間隔因外部變化而從長變為短時，這六個事件占用的時間可能會成為問題。例如，如果需要六個連接事件才能將連接間隔從 1 秒更改為 10 毫秒，那么用戶將必須等待 6 秒才能實現更改。
如果這種情況發生在對時間敏感的應用程序中，比如簡短的傳感器讀數，那么延遲可能是無法容忍的。但是，通過分等級連接，用戶可以減少從長連接間隔變為短連接間隔所需的等待時間。這是通過告訴中央和外圍設備跳過連接事件來實現的，具體取決于數據是否在最近的連接事件中發送。
要使用子速率連接，用戶必須指定兩個參數：子速率因子subrate factor和延續數continuation number。子速率因子等于已使用連接事件之間未使用連接事件的數量。如圖 2 所示，無論是否有數據要傳輸，每個子速率因子都必須使用一個連接事件。
圖 2 - 子速率因子告訴設備何時跳過連接事件
延續數等于設備在非空連接事件（在設備之間傳輸數據的連接事件）之后必須響應的后續連接數。請記住，并非所有連接事件都會傳輸數據。有些僅用于保持設備之間的連接。
在圖 3 中，延續數為 1。請注意，在非空連接事件 (5) 之后，連接如何繼續處理，直到空連接事件 (8)，之后它們在下一個子分級連接事件 ( 10）。
圖 3 – 連續編號表述連接不要跳過 6 和 7
這減少了與更改連接間隔相關的延遲，因為它不再需要設備之間的協商。它現在可以為每個連接事件動態執行。
No. 2 中央和外圍設備的通道分類提高了可靠性
藍牙® 協議將 2.4 GHz 頻帶分解為更小的 2 MHz 通道，設備在通信時會跨越這些通道。使用這種擴頻策略可以減少數據包沖突和工業、科學和醫療無線電 (ISM) 頻段干擾，因為設備使用半隨機或有序序列頻繁更改信道。使用的這個通道序列稱為通道映射。
以前，中央設備自己決定頻道映射。如圖 4 所示，它將掃描 2.4 GHz 頻段中的不同信道，以告知哪些信道可用于流量。流量較多的信道將被排除，以降低數據包沖突的可能性。
圖 4 – 在通道分類增強之前，中央設備單獨設置通道映射
由于中央設備決定了優先級，因此外圍設備對使用哪些通道沒有發言權。由于藍牙設備可以在越來越遠的距離上進行通信，外圍設備和中央設備的信道條件可能會有所不同。如果信道圖包含的信道似乎對中心位置沒有明顯干擾，但對外圍位置有明顯干擾，則這種差異會成為問題，如圖 5 所示。
圖 5 - 在通道分類增強之前，通道 2 對外圍設備有噪聲，但中央設備不知道并將其包含在通道映射中
隨著將編碼 PHY 引入BLE，BLE 連接可以覆蓋的距離急劇增加。以電子貨架標簽為例。只有中心設備由于標簽被放置在整個零售空間中，因此控制頻譜空間的意義不大。從一個外圍設備的位置到另一個位置，通道條件可能會有很大差異，但這些都不會反映在通道映射中，通道映射是由中央單獨設置的。
借助新的通道分類增強功能，外圍設備可以將其通道分類報告給中央設備，以影響外圍設備和中央設備之間連接中使用的通道映射。這通過確保在設置信道映射時考慮到兩個設備的環境條件，降低了當任一設備在擁塞環境中運行丟失數據包的風險。
圖 6 – 通過通道分類增強，外圍設備可以從通道中拒絕干擾的通道 2
No. 3 周期性廣告功能增強省電
使用周期性廣告的BLE設備通常會多次發送信息，以增加傳輸的多樣性并提高掃描設備正確解碼的可能性。因此，偵聽器設備可能會接收到同一分組的多個副本，并且會浪費功率多次解碼同一信息。
現在，在周期性廣告中，發送設備可以在它們發送的數據包中包含一個AdvDataInfo 字段，以允許接收設備檢查它們之前是否已經收到過這個數據包。如果是這樣，設備將停止接收，從而節省無線電的功耗。這種做法還可以讓設備避免將冗余數據包傳遞給主機。通過過濾傳遞給主機的內容，低功耗設備可以通過忽略冗余數據包來節省更多能源。
這對于偵聽BLE 信標（如資產跟蹤標簽）的電池供電的BLE 設備特別有用。他們希望將功耗降低到盡可能低以保持電池壽命，因此他們不能浪費電力來處理冗余信息。通過此更新，他們將能夠實現比以前更好的能源效率。
圖 7 - 第一個數據包得到處理
圖 8 - 第二個數據包被拒絕
作為藍牙 SIG 的成員，TI 一直倡導客戶的利益，并擁有一個獨特的優勢來幫助我們保持領先于創新。憑借我們的產品和專業知識，我們可以幫助您最大限度地利用低功耗藍牙的優勢，包括：
提高響應能力，同時通過連接子系統保持低功耗。
通過為外圍設備提供影響通道映射的選項來提高可靠性。
通過忽略冗余消息來降低功耗。 |
