來(lái)源：Nordic半導(dǎo)體

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）近期通過(guò)了藍(lán)牙核心規(guī)范6.2版，為藍(lán)牙產(chǎn)品帶來(lái)了令人振奮的新特性與改進(jìn)。其中最突出的當(dāng)屬藍(lán)牙更短連接間隔（Shorter Connection Intervals，SCI）技術(shù)，該技術(shù)引入了低于7.5毫秒的新型連接間隔范圍。這使得超低延遲藍(lán)牙低功耗應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，在安全連接下可達(dá)到超過(guò)2千赫茲的報(bào)告速率——這是眾多藍(lán)牙開發(fā)者和消費(fèi)者翹首以盼的功能。

本文將介紹藍(lán)牙核心6.2版本新增的功能特性，重點(diǎn)解析藍(lán)牙SCI技術(shù)及其潛在應(yīng)用場(chǎng)景。

我們自豪地宣布，Nordic作為該增強(qiáng)功能的主要貢獻(xiàn)者，更是SCI功能的核心推動(dòng)者。我們的團(tuán)隊(duì)因在SCI IOP驗(yàn)證工作中的卓越貢獻(xiàn)榮獲藍(lán)牙SIG頒發(fā)的獎(jiǎng)項(xiàng)，表彰其“為藍(lán)牙核心6.2增強(qiáng)功能驗(yàn)證作出杰出貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)了超過(guò)35%的驗(yàn)證結(jié)果”。完整獲獎(jiǎng)名單詳見(jiàn)藍(lán)牙技術(shù)官網(wǎng)的“獎(jiǎng)項(xiàng)與榮譽(yù)”欄目。謹(jǐn)向所有獲獎(jiǎng)?wù)呒疤崦咧乱宰ＹR！

藍(lán)牙更短連接間隔

作為藍(lán)牙核心6.2版本的一部分推出的藍(lán)牙更短連接間隔功能，針對(duì)藍(lán)牙低功耗連接實(shí)現(xiàn)了兩項(xiàng)重要改進(jìn)：

配置具有更短連接間隔的低功耗訪問(wèn)控制列表（LE ACL）鏈接

低功耗可清除訪問(wèn)控制列表數(shù)據(jù)（LE Flushable ACL Data）

藍(lán)牙SCI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低于7.5毫秒的連接間隔，而此前藍(lán)牙核心規(guī)范中規(guī)定的連接間隔下限始終為7.5毫秒。具體而言，SCI將連接間隔范圍擴(kuò)展至375微秒至4.0秒，并規(guī)定其分辨率為125微秒的倍數(shù)。該范圍被稱為擴(kuò)展連接間隔值（ECV）。此外還定義了兩個(gè)子集范圍：

Rounded ConnInterval Values (RCV)

Baseline ConnInterval Values (BCV)

RCV被定義為所有分辨率為1250微秒整數(shù)倍的ECV值，而BCV則定義為所有等于或大于7.5毫秒的RCV值。下圖以更直觀的方式展示了不同范圍，由此可清晰看出：BCV對(duì)應(yīng)的連接間隔范圍與藍(lán)牙核心6.2之前定義的范圍一致，且當(dāng)未支持“更短連接間隔”時(shí)，該范圍即為默認(rèn)連接間隔范圍。

若藍(lán)牙控制器支持SCI功能，則必須支持所有RCV值（1.25毫秒至4.0秒，分辨率為1.25毫秒）?？蛇x地，它也可支持ECV中的任意其他值；控制器應(yīng)明確標(biāo)注支持的值。若不支持SCI，控制器需支持所有BCV值，但不支持其他任何值。下表總結(jié)了各值的范圍。

支持SCI的控制器還需支持連接子速率（Connection Subrating ）功能。此外，為充分利用藍(lán)牙SCI技術(shù)，該控制器還應(yīng)支持幀間隔更新（FSU）功能，以優(yōu)化相鄰傳輸間的時(shí)間間隔T_IFS——自藍(lán)牙核心6.0起，該間隔可協(xié)商至低于150微秒的值。有關(guān)連接子速率功能的詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參閱藍(lán)牙SIG發(fā)布的《藍(lán)牙核心5.3功能增強(qiáng)》文檔；關(guān)于FSU的說(shuō)明請(qǐng)參閱《藍(lán)牙核心規(guī)范6.0》。值得注意的是：FSU功能由Nordic Semiconductor公司首創(chuàng)！

建立新連接時(shí)，默認(rèn)連接間隔必須在BCV范圍內(nèi)。隨后可通過(guò)中央設(shè)備側(cè)的新定義連接速率更新流程，或外設(shè)側(cè)的連接速率請(qǐng)求流程，將連接間隔更新至ECV范圍（即短連接間隔）。中央設(shè)備可拒絕連接速率請(qǐng)求流程。

第二項(xiàng)特性LE可清除ACL數(shù)據(jù)（LE Flushable ACL Data）允許主機(jī)標(biāo)記為可清除的數(shù)據(jù)包被丟棄，前提是傳輸隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包超過(guò)指定清除超時(shí)時(shí)間。以人機(jī)接口設(shè)備（HID）鼠標(biāo)為例：當(dāng)鼠標(biāo)輸入數(shù)據(jù)因干擾被重傳時(shí)，若傳輸隊(duì)列中后續(xù)數(shù)據(jù)因失效而不再相關(guān)，此時(shí)LE可清除ACL數(shù)據(jù)包便能發(fā)揮作用。標(biāo)記為可清除的數(shù)據(jù)可提升鼠標(biāo)響應(yīng)速度，因無(wú)需再傳輸過(guò)期數(shù)據(jù)包。需注意：已發(fā)送但未獲應(yīng)答的數(shù)據(jù)包必須持續(xù)重傳直至確認(rèn)，故不可清除——僅當(dāng)數(shù)據(jù)包的清除超時(shí)時(shí)間在首次傳輸機(jī)會(huì)前已耗盡時(shí)方可清除。

藍(lán)牙SCI的潛在應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)低于7.5毫秒的連接間隔對(duì)多種應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)。對(duì)于需要超低延遲的HID產(chǎn)品（如游戲鼠標(biāo)、鍵盤、繪圖板及觸控筆），更短的連接間隔與可刷新的人機(jī)接口訪問(wèn)控制列表數(shù)據(jù)尤為關(guān)鍵。迄今為止，藍(lán)牙低功耗游戲外設(shè)通常受限于約125Hz的輪詢速率，這可能無(wú)法滿足所有玩家的需求。然而借助SCI技術(shù)特性，輪詢率理論上可突破2kHz大關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中，支持SCI的HID設(shè)備能實(shí)現(xiàn)1-2kHz的輪詢頻率——因報(bào)告處理及藍(lán)牙協(xié)議棧管理需消耗部分系統(tǒng)開銷。

連接間隔時(shí)長(zhǎng)的重大改進(jìn)使得藍(lán)牙LE游戲鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)競(jìng)技玩家與休閑玩家都比以往更具吸引力。此前，當(dāng)藍(lán)牙連接間隔達(dá)到或超過(guò)7.5毫秒時(shí)產(chǎn)生的延遲，曾被視為專業(yè)級(jí)2.4GHz無(wú)線技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)在高強(qiáng)度游戲場(chǎng)景中最大的技術(shù)壁壘。通常認(rèn)為，1000Hz的輪詢率足以滿足最苛刻的高速FPS游戲需求——無(wú)論休閑玩家還是職業(yè)選手，都能獲得流暢的光標(biāo)移動(dòng)和輸入響應(yīng)，避免像素丟失或幀率下降。

相較于專有協(xié)議，藍(lán)牙設(shè)備具有顯著優(yōu)勢(shì)：只要主設(shè)備支持藍(lán)牙低功耗技術(shù)，便無(wú)需額外配備專屬2.4GHz接收器。藍(lán)牙技術(shù)還具備抗干擾性強(qiáng)、功耗低、續(xù)航更持久的固有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)顯著提升了設(shè)備間的互操作性和兼容性。

除HID外，藍(lán)牙SCI技術(shù)還適用于其他需要通過(guò)連接實(shí)現(xiàn)低延遲高頻更新的應(yīng)用場(chǎng)景，例如實(shí)時(shí)高精度定位、要求超快響應(yīng)的時(shí)效性邊緣AI應(yīng)用，或精密運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)追蹤設(shè)備。在啟用高性能模式的應(yīng)用中，同樣可采用1-2kHz的更新速率。該模式下測(cè)量數(shù)據(jù)以短周期采集并實(shí)時(shí)處理，從而實(shí)現(xiàn)更高精度、更優(yōu)誤差抑制及更快的響應(yīng)速度。

藍(lán)牙核心規(guī)范6.2的附加功能

藍(lán)牙核心6.2還引入了以下功能：

基于通道探測(cè)幅度的抗攻擊能力

HCI USB LE等時(shí)性支持

LE測(cè)試模式增強(qiáng)

安全與隱私強(qiáng)制要求（第二批）

基于信道探測(cè)振幅的抗攻擊能力是持續(xù)改進(jìn)藍(lán)牙通道探測(cè)功能的一部分，本次重點(diǎn)關(guān)注安全性。該功能通過(guò)采用基于振幅的標(biāo)準(zhǔn)化攻擊檢測(cè)指標(biāo)（NADM），為相位抗攻擊能力提供額外的安全保障層。

HCI USB LE等時(shí)支持引入了一種通過(guò)USB傳輸層在LE等時(shí)信道上序列化和傳輸不同HCI數(shù)據(jù)包的方法。除傳統(tǒng)模式外，該功能為USB傳輸層新增了可選的批量序列化模式。在支持批量序列化模式的控制器中，采用替代USB端點(diǎn)方案：主機(jī)至控制器的所有命令和數(shù)據(jù)在單端點(diǎn)序列化傳輸，控制器至主機(jī)的所有數(shù)據(jù)則在另一端點(diǎn)序列化傳輸。而傳統(tǒng)模式下，命令、事件、數(shù)據(jù)及eSCO分別使用獨(dú)立端點(diǎn)。

LE測(cè)試模式增強(qiáng)引入統(tǒng)一測(cè)試協(xié)議（UTP）功能，用于執(zhí)行低功耗RFPHY測(cè)量。最后，安全與隱私強(qiáng)制要求（第二批）更新對(duì)安全及隱私實(shí)現(xiàn)提出新規(guī)范。該更新包含四項(xiàng)勘誤，旨在通過(guò)改進(jìn)安全簡(jiǎn)易配對(duì)、BR/EDR安全連接、LE傳統(tǒng)配對(duì)及LE安全連接配對(duì)中的密鑰生成機(jī)制，并緩解LE傳統(tǒng)配對(duì)中的反射攻擊，從而提升藍(lán)牙安全性。

結(jié)語(yǔ)

藍(lán)牙核心6.2現(xiàn)已發(fā)布，帶來(lái)諸多令人振奮的新特性，其中包括由Nordic積極推動(dòng)的藍(lán)牙更短連接間隔功能。該功能使藍(lán)牙開發(fā)者和消費(fèi)者能夠在藍(lán)牙低功耗安全連接中實(shí)現(xiàn)低于7.5毫秒的超低延遲。此次更新還包含安全機(jī)制強(qiáng)化、測(cè)試流程優(yōu)化及人機(jī)交互界面改進(jìn)。若您對(duì)這些更新感興趣，請(qǐng)點(diǎn)擊下方訂閱按鈕關(guān)注Nordic開發(fā)社區(qū)博客動(dòng)態(tài)。