來源：Nordic半導(dǎo)體

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）近期通過了藍(lán)牙核心規(guī)范6.2版，為藍(lán)牙產(chǎn)品帶來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)用得以實現(xiàn)，在安全連接下可達(dá)到超過2千赫茲的報告速率——這是眾多藍(lán)牙開發(fā)者和消費者翹首以盼的功能。

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

我們自豪地宣布，Nordic作為該增強功能的主要貢獻(xiàn)者，更是SCI功能的核心推動者。我們的團隊因在SCI IOP驗證工作中的卓越貢獻(xiàn)榮獲藍(lán)牙SIG頒發(fā)的獎項，表彰其“為藍(lán)牙核心6.2增強功能驗證作出杰出貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)了超過35%的驗證結(jié)果”。完整獲獎名單詳見藍(lán)牙技術(shù)官網(wǎng)的“獎項與榮譽”欄目。謹(jǐn)向所有獲獎?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，針對藍(lán)牙低功耗連接實現(xiàn)了兩項重要改進(jìn)：

配置具有更短連接間隔的低功耗訪問控制列表（LE ACL）鏈接

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

藍(lán)牙SCI技術(shù)實現(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)。該范圍被稱為擴展連接間隔值（ECV）。此外還定義了兩個子集范圍：

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，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）。可選地，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)說明，請參閱藍(lán)牙SIG發(fā)布的《藍(lán)牙核心5.3功能增強》文檔；關(guān)于FSU的說明請參閱《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，默認(rèn)連接間隔必須在BCV范圍內(nèi)。隨后可通過中央設(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求流程。

第二項特性LE可清除ACL數(shù)據(jù)（LE Flushable ACL Data）允許主機標(biāo)記為可清除的數(shù)據(jù)包被丟棄，前提是傳輸隊列中的數(shù)據(jù)包超過指定清除超時時間。以人機接口設(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，若傳輸隊列中后續(xù)數(shù)據(jù)因失效而不再相關(guān)，此時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，因無需再傳輸過期數(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)包的清除超時時間在首次傳輸機會前已耗盡時方可清除。

藍(lán)牙SCI的潛在應(yīng)用

實現(xiàn)低于7.5毫秒的連接間隔對多種應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢。對于需要超低延遲的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接口訪問控制列表數(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)。實際應(yīng)用中，支持SCI的HID設(shè)備能實現(xiàn)1-2kHz的輪詢頻率——因報告處理及藍(lán)牙協(xié)議棧管理需消耗部分系統(tǒng)開銷。

連接間隔時長的重大改進(jìn)使得藍(lán)牙LE游戲鼠標(biāo)和鍵盤對競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7.5毫秒時產(chǎn)生的延遲，曾被視為專業(yè)級2.4GHz無線技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)在高強度游戲場景中最大的技術(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——無論休閑玩家還是職業(yè)選手，都能獲得流暢的光標(biāo)移動和輸入響應(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：只要主設(shè)備支持藍(lán)牙低功耗技術(shù)，便無需額外配備專屬2.4GHz接收器。藍(lán)牙技術(shù)還具備抗干擾性強、功耗低、續(xù)航更持久的固有優(yōu)勢，同時顯著提升了設(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連接實現(xiàn)低延遲高頻更新的應(yīng)用場景，例如實時高精度定位、要求超快響應(yīng)的時效性邊緣AI應(yīng)用，或精密運動表現(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。該模式下測量數(shù)據(jù)以短周期采集并實時處理，從而實現(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：

基于通道探測幅度的抗攻擊能力

HCI USB LE等時性支持

LE測試模式增強

安全與隱私強制要求（第二批）

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

HCI USB LE等時支持引入了一種通過USB傳輸層在LE等時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端點方案：主機至控制器的所有命令和數(shù)據(jù)在單端點序列化傳輸，控制器至主機的所有數(shù)據(jù)則在另一端點序列化傳輸。而傳統(tǒng)模式下，命令、事件、數(shù)據(jù)及eSCO分別使用獨立端點。

LE測試模式增強引入統(tǒng)一測試協(xié)議（UTP）功能，用于執(zhí)行低功耗RFPHY測量。最后，安全與隱私強制要求（第二批）更新對安全及隱私實現(xiàn)提出新規(guī)范。該更新包含四項勘誤，旨在通過改進(jìn)安全簡易配對、BR/EDR安全連接、LE傳統(tǒng)配對及LE安全連接配對中的密鑰生成機制，并緩解LE傳統(tǒng)配對中的反射攻擊，從而提升藍(lán)牙安全性。

結(jié)語

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