新一代蓝牙5.3到底有哪些新东西

消费电子 时间:2022-03-08来源:HaaS技术社区

1 概述

2021年7月,蓝牙官方组织SIG释放了代码Syndney的5.3版本蓝牙核心协议文档,此版本仍在第5个大版本中,属于小功能升级,那这个版本带来了哪些功能升级呢?

1.1 AdvDataInfo in Periodic Advertising

同步广播是蓝牙5.0增加的功能,蓝牙5.0开始对蓝牙广播功能有了较大的升级,增加了可选的广播信道以及可选的广播类型,单个广播内容长度也由原本31个字节增加到255个字节。

蓝牙5.3中,在Sync广播类型中,增加了可选的AdvDataInfo(ADI)描述。

下图是5.3版本中,SYNC_IND广播支持了可选的ADI描述。

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而在5.2的版本中,SYNC_IND广播并不支持ADI。

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从修改点看,这是一个小修改,而且目前同步广播并没有较多的应用场景,SIG修改此处,不排除后期有应用会使用此功能。

1.2 Host to Controller Encryption Key Control Enhancements

这个修改点是针对安全的,2018年曾爆出,蓝牙(经典蓝牙)加密密钥长度的可协商策略导致很大一部分芯片和蓝牙协议栈可被(Key Negotiation of Bluetooth, KNOB)攻击,攻击者可以修改加密密钥长度至1个字节,之后的整个加密将极易破解,形同虚设。

关于KNOB攻击,可参考如下文章。

https://topic.atatech.org/articles/173726

在KNOB攻击被爆出后,蓝牙官方组织SIG要求蓝牙芯片厂商,协议栈和操作系统厂商升级,以弥补这个漏洞,然后承诺将在蓝牙协议版本升级中解决。

蓝牙5.3版本中,通过增加一条加密密钥长度的控制指令来解决安全问题。

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通过此条指令,操作系统可以设置最小加密密钥长度,如果协商者想协商小于此长度的加密密钥,将会被拒绝。

1.3 LE Enhanced Connection Update

基于低功耗的连接功能增强,5.3版本中增加了一个Connection Subrating的功能,这个功能通过调整连接间隔的方式,可以快速降低蓝牙的功耗。

蓝牙是一个低速设备,其在保持连接状态下的功耗与蓝牙的连接参数有较大的关系,一般无数据传输时,可以通过修改连接参数,将参数中的交互间隔扩大来降低功耗,而当需要有数据传输时,则通过降低交互间隔来提高传输带宽。

蓝牙5.3中,增加了一个快速修改的机制,不修改交互间隔,仅修改交互因子,交互因子决定了多少个交互间隔才进行一次实际的交互。

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目前看,也仅仅是个小功能。

1.4 LE Channel Classification

Channel Classification是经典蓝牙在1.2就引入的功能,蓝牙使用的2.4G是一个公用频段,蓝牙技术通过跳频技术能解决频段被占用的问题,到了蓝牙1.2版本时,引入了AFH自适应跳频技术,这个技术通过标记信道的方式来标记哪些信道是干净可用的,哪些信道干扰大,然后每隔一段时间重设可用信道组来降低被干扰的风险。由于重设信道的功能只能由Master发起,Slave可以通过Channel Classification将信道状态上报给Master做参考。

到了蓝牙4.0标准后,增加了低功耗蓝牙(简称LE)技术,其中AFH跳频在低功耗蓝牙上本身支持,Master通过重设信道组的方式来降低干扰,蓝牙5.3增加了Channel Classification后,Slave设备即可和经典蓝牙一样,将信道评估状况发给Master。这有利于改善低功耗蓝牙的抗干扰能力。

1.5 Remove AMP

这可能是蓝牙5.3的最大修改点了,但这个不是增加功能,反而是在减少功能,AMP是蓝牙3.0增加了一个高速物理层HS,用于提供高达24Mbps的数据传输率,不过3.0版本中并没有自己设计一个物理层,而是直接使用了WI-FI的物理层,这为蓝牙提供了一个高速通道。

蓝牙HS高速通道一直推展不顺利,并没有什么应用使用到这个高速物理层,且高速物理层反而带来了功耗与成本问题,所以在5.3中被删除。

这个表明,蓝牙基本放弃了高速领域和其他无线技术的竞争,专注于低功耗低成本领域。

2 总结

从目前看,新出的蓝牙5.3标准并没有大范围的功能更新,甚至不如5.1和5.2更新的功能多。不过从中可以看出,即便更新,也主要是LE低功耗蓝牙做更新,经典蓝牙除非是安全问题,基本已经停更了。甚至一些不常用功能会直接删除出协议。AMP被删并不是一个个例,早在5.0版本时,一个不常用的经典蓝牙低功耗机制---Park State就被删除出协议。

另一个摆在蓝牙组织面前的问题,蓝牙标准虽在不停的推陈出新,但应用迟迟跟不上。以蓝牙5.2引入的LE Audio为例,基本仍在Demo阶段,蓝牙5.1的寻向也仅仅小规模应用,其他诸如5.0引入的2M物理层,长距离功能都应用的非常有限,反而是10年未更新的经典蓝牙大放异彩,在苹果革命性的TWS耳机Airpods后,其他各家跟进,年出货以亿计。

关键词: 蓝牙 蓝牙5.3 蓝牙5.0

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