Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

[15分勉強会] Bluetooth 4.2 → 5 でなにが変わったか?

1,248 views

Published on

Bluetooth 4.2 → 5の更新点を15分で解説

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

[15分勉強会] Bluetooth 4.2 → 5 でなにが変わったか?

  1. 1. Bluetooth 4.2 → 5 で なにが変わったか? フォトシンス 15分勉強会 2017/08/03 対象:エンジニア レベル:軽め 制作者:す〜
  2. 2. Bluetooth 歴史 Classic Bluetooth / Bluetooth Low Energy タイトル ver. 年代 主な機能 主な用途 Classic Bluetooth Bluetooth BR 1.0 1999年 Basic Rate : 721.2kbps キーボード、マウス Bluetooth EDR 2.0 2005年 Enhanced Data Rate : 2.1Mbps キーボード、マウス Bluetooth HS 3.0 2009年 High Speed : 24Mbps ヘッドホン BLE Bluetooth LE 4.0 2010年 Low Energy : 1Mbps IoT、ウェアラブル 4.1 2013年 Secure connection 4.2 2014年 Bluetooth LE 2M 5 2016年 Low Energy : 2M/1Mbps 500k/125ksps より幅広いIoT(高速、 中距離)
  3. 3. Bluetooth 4.x → 5 の特長 1. 通信速度 2倍 2. 通信範囲 4倍 3. 通信キャパシティ 8倍
  4. 4. 仕様書 “CHANGES FROM v4.2 TO 5.0” • Slot Availability Mask (SAM) • 2 Msym/s PHY for LE → 通信速度2倍 • LE Long Range → 通信範囲4倍 • High Duty Cycle Non-Connectable Advertising • LE Advertising Extensions → 通信キャパシティ 8倍 • LE Channel Selection Algorithm #2 Bluetooth Core Specification v5.0 p.291 “CHANGES FROM v4.2 TO 5.0” より引用
  5. 5. 1.通信速度 2倍 2.通信範囲 4倍 BT 4.x BT5 転送モード 受信可能強度 飛距離理論値 ◯ 2Mbps mode -89 dBm ◯ ◯ 1Mbps mode -93 dBm 100 m ◯ 500ksps coded mode -99 dBm ◯ 125ksps coded mode -103 dBm 400 m 飛距離 4倍 通信 速度 2倍 通信速度 2倍モード、飛距離 4倍モードが追加され た
  6. 6. 3. 通信キャパシティ 8倍 拡張アドバタイズ (BT 5で追加) 通常アドバタイズ (BT 4.2以下) アドバタイズ(ブロードキャスト通信)の容量が8倍になった LE Advertising Extensions アドバタイズ通信容量 8倍
  7. 7. [通信速度 2倍][実験] 通信速度 実測値 mode 2M LE 1M LE 128k coded speed(kbps) 1360.85 757.6 57.16 測定条件 nrf52840 Dev board x 2 2台間距離 10cm Data Length Extention : ON MTU : 247bit Connection Interval : 400 ms 良好な実測値 ※条件による SDK サンプルコード examples/ble_central_and_peripheral/experimental/ble_app_att_mtu_throughput
  8. 8. [通信範囲 4倍][実験] 見通し 770m ドローンに 受信BLE 見通しの良い場所で通信範囲実験 125ksps mode : 770m 手元に送信BLE https://youtu.be/w4PbxVwg83M?t=3m15s
  9. 9. [通信範囲 4倍] なぜ飛距離がのびるのか? 500ksps/125ksps 前方エラー訂正符号 受信された3ビット 解釈 000 0 001 0 010 0 100 0 111 1 110 1 101 1 011 1 FEC 3bitの場合 FEC(Forward Error Correction) 送信者がメッセージに冗長性を持たせることで、受信者 が自ら誤りを検出し訂正することを可能とする手法 500ksps は 2bit, 125kspsは 8bit のFECを採用 BLE 送信 BLE 受信noise 111 101 BLE 送信 BLE 受信noise 1 0 FECなし FECあり ノイズに強くなる→受信感度が上がる→飛距離がのびる
  10. 10. その他 変更 ● Slot Availability Mask (SAM) ○ Classic Bluetooth用。BR/EDRの送受信タイムスロットを2デバイス間で通知し合うことでス ケジューリングを改良。転送効率を向上させる。 ● High Duty Cycle Non-Connectable Advertising ○ ConnectableだけでなくNon-Connectable においてHigh Dutyを追加 ○ 通常 DutyはAdvertise Interval 20msec - 10.24sec、High Dutyは3.75msec ● LE Channel Selection Algorithm #2 ○ BLEの接続およびアドバタイズパケットのチャネル選択アルゴリズム ○ #1と比べ、電波干渉やマルチパスフェーディングの影響がより少ない
  11. 11. Bluetooth 5 の勘違い × 飛距離4倍だからワイヤレスヘッドホンの飛距離も4倍延びる!? → Classic Bluetoothの仕様は変更なし × 通信速度2倍かつ通信範囲4倍にできる!? → 通信速度と通信範囲はトレードオフの関係にある ・通信速度を 2 倍 にすると通信範囲はおおよそ ¾ 倍 になる ・通信速度を ⅛倍 にすると通信範囲はおおよそ 4 倍 になる × Bluetooth MeshはBluetooth 5の仕様!? → Bluetooth 5とMeshの仕様は別々のワーキンググループで策定 Bluetooth MeshはBluetooth 4.xでも実装可能
  12. 12. まとめ Bluetooth 5でなにが変わったか? 1. 通信速度 2倍 BLE通信で 1Mbps → 2Mbps が選択可になった 2. 通信範囲 4倍 Codedモードが加わり受信感度がよくなった 3. 通信キャパシティ 8倍 拡張アドバタイズによってアドバタイズ容量が8倍になった
  13. 13. 参考資料 Bluetooth SIG - Bluetooth Core Specification https://www.bluetooth.com/specifications/bluetooth-core-specification Nordic - Bluetooth 5 https://www.nordicsemi.com/eng/Products/Bluetooth-5 TI - Channel Selection Algorithm #2 http://dev.ti.com/tirex/content/simplelink_cc2640r2_sdk_1_35_00_33/docs/ble5stack/ble_use r_guide/html/ble-stack/channel-selection-algorithm-number-two.html Qiita - Bluetooth 5仕様書の変更点 @eggman氏 https://qiita.com/eggman/items/d2abd06cf89a8f62c568

×