什麼是 Bluetooth 5?—— (中篇)

Samson Chen, Tracmo Inc. CTO

藍牙4? 藍牙5?

藍牙4與5的差別到底在哪,對大多數的人來說,就好像一部汽車從2017年款進到2018年款,除了知道後者比較新,其實還是不太清楚它們之間有什麼不同。

今天藉這個小小的篇幅,跟大家說明一下藍牙5到底新在那裡,以及在哪裡可以看到藍牙5。

藍牙5做了兩個底層的改變,一是把原來在藍牙3一路用到藍牙4的編碼方式,從原來的1 Ms/s (一秒鐘可以傳遞1M個符號,簡單的說法就是1Mb/s) 提升到2Ms/s,換句話說,高速藍牙 (HS,或者說耗電的那個版本) 的最高速度24Mb/s 就升到48Mb/s,而LE的速度就會從原來的 1Mb/s升到2Mb/s。

如果有人問:藍牙跟手機之間的傳輸速度,最快可以到什麼程度?
我通常給的答案是1Mb/s (藍牙4) 或2Mb/s (藍牙5),而不是HS的48Mb/s。為什麼呢?因為如果藍牙要做HS連線,在iOS裝置上是需要過MFi的,現今如果沒有特別原因,幾乎不會有人這麼做。

藍牙5另一個重要的底層改變,就是增加了LE Coded這一層。LE Coded是在原來的1Ms/s的 LE資料列中,插入錯誤較正碼FEC,有興趣的朋友,可以查詢「漢明碼」Hamming Code的相關資訊,它是在1950年代發明,用於電信系統中做資料錯誤校正與回復的演算法。

為什麼加了錯誤回復就能增加距離呢?這是因為無線電信號在大自然中傳送的時候,所受到的週圍環境干擾實在太多,當信號夠強時,接收方能夠分辨出信號與干擾;但是隨著距離變遠,接收方收到的信號變弱,收到的資料就會開始出錯。就好像聽遠方的人說話,當距離越來越遠,聽到的聲音就會受到環境影響而變得不清楚,接收者便無法確定對方到底講了些什麼。

在藍牙有LE Coded以前,只要收到的資訊有一點錯誤,就會整筆廢掉,而LE Coded就是透過演算法,讓有限度的錯誤得以透過其他的資訊,恢復成正確的版本。LE Coded分成S2與S8,簡而言之,S2就是把2個當1個用,犧牲一半的傳輸效率做校正 (速度降到500Kb/s),換取2倍的距離。而S8就是8個當1個用,用87.5%的傳輸做校正 (速度降到125Kb/s) 換取4倍的距離。

看起來S8像在大放送,但是對於資料傳送量不大的裝置來說 (Tracmo就是其中之一),傳送距離的重要性更勝於速度,採用S8就有意義的多。

圖片來源:https://blog.bluetooth.com/exploring-bluetooth-5-going-the-distance



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