Bluetooth LEが2.5倍に増速

Bluetooth 4.2の仕様をBluetooth SIGが発表しました。

Bluetooth42.png

LEモードのパケット長拡大により、BLEの実効通信速度が2.5倍に増速されています。

4.1 からの変更点は、以下のとおりです。

  • LEのパケット長拡大
  • LEのセキュリティ向上
  • Link層のセキュリティ向上
  • Link層フィルターポリシーの拡張
  • エラーの修正

BLEのパケット長拡大により、2.6倍に増速

LEのPayload は、0~27 octets ですが、Bluetooth 4.2 で0~251 octetsに拡大されました。

オーバーヘッドが減って実効速度が向上しました。

Bluetooth-LE_packet.png
4.1以前のBLEは305 Kbps

Payload が27 octets のパケットは、プリアンブルからCRCまでの全長は41 octets(328bits)相当になります。

BLEの物理層は1 Mbpsですから、328 bits送信に要する時間は328 μsです。

パケットの間隔は、最低最低150 μsはなす必要があるので、150 μs後に80 μsのACKを受信します。そこらさらに150 μs 後に次のPayloadが送信可能になるので、328+150+80+150=708 μsに1回27 octets(216 bits)のペイロードを送ることができます。 

BLE-Packet-sequence.png


216 bits/708 μs ですので、305 Kbpsが実効速度の最大値になります。

4.2でBLEは803 Kbpsに

パケット最大長が拡大されることにより、1回に送付できるPayloadが2008 bitsになります。

2500μs毎に2008 bitsを送れるので、実効速度の上限が、803 Kbpsになります。

305 Kbps 比で2.6倍になります。

下位互換

4.2でのLEの増速は、使用するパケット長フィールドを5bitsから8bitsに拡張することによって実現しています。

5 bit しか使用しない4.0や4.1の拡張のBLEのパケットも処理可能であり、4.2で4.1や4.0を置き換わるわけではありません。

BR/EDR のパケット最大長は、2875 µs = 1021 octetsのままで変更ありません。

Low-power IP (IPv6/6LoWPAN)が IPSP:Internet Protocol Support Profileで使用可能に

Bluetooth Smart Internet gateways (GATT)

LE Privacy 1.2

Smart location trackerによる参照を所有者か信頼関係のあるグループのみ(White List)に限定できるようになりました。 

4.1では、address resolution in Hostのみだった 4.1とは上位互換

LE Secure Connections

NISTが規定したFIPS 認定アルゴリズムのPublic Key elliptic curve(P-256) Diffie-Hellman (ECDH) によるペアリングと AES-CMACによる暗号化 のみをペアリングで使うSECURE CONNECTIONS ONLY MODE(FIPS MODE)をBLEで利用可能になりした。

4.0と4.1のLEもレガシーペアリングとしてサポートしています。

BR/EDRは、SECURE CONNECTIONS ONLY MODEを4.1からサポートしています。

Ver.  策定 内 容
1.1 2001年02月    初の普及バージョン.
IEEE Standard 802.15.1 としても採択された
1.2 2003年11月 無線LANとの干渉対策のためAFH(周波数ホッピング)を導入
2.0 2004年10月 最大3MbpsのEDR(Enhanced Data Rate)を導入
2.1 2007年07月 簡略化されたペアリング(Secure Simple Pairing)を導入
Sniff Subrating機能(省電力モード)を追加
3.0 2009年08月 HS(High Speed)を追加
無線LANを利用して通信速度を最大速度が24Mbpsとなる
電力管理機能を強化して省電力化
4.0 2010年07月 Bluetooth Low Energy(BLE)が1Mbps
4.1 2013年12月 4.0 + Core Specification Amendments (CSA)
4.2 2014年12月 4.1 + LE増速、セキュリティ向上 



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