新しく進化したBluetooth® 6.0
非常に期待されている Bluetooth コア仕様バージョン 6.0 がついに登場。Bluetooth 技術が飛躍的に進歩しました。このアップデートでは、広告やアイソクロナスチャネルなどの既存の機能が大幅に強化され、位置情報サービスをサポートする画期的な新機能も加わりました。これらのアップグレードと機能強化により、Bluetooth の機能セットは引き続き標準的に拡張され、相互運用性と安全なパフォーマンスを備えたより多くのユースケースが実現します。
Bluetooth 6.0 機能のレビュー
Bluetooth 仕様の各アップデートは、新しいユースケースを解き放し、既存のユースケースを最適化するための新しい機能を標準化します。例えば、方向検出を導入することで Bluetooth 5.1 が位置情報サービスを強化し、Bluetooth 5.2 は Bluetooth Low Energy (LE) オーディオと Bluetooth 5.3 を標準化することで、オーディオストリーミングでの次のステップに進み、5.4 は、定期的な広告でデバイスネットワークに変革的な機能拡張を提供しました。
では、Bluetooth 6.0 と前バージョンとの違いは何か、また、ユーザーが期待できる新しい機能は何でしょうか？
Bluetooth 6.0 は、最近の段階的なバージョンよりも大幅に改善されており、オーディオストリーミングやデバイスネットワーク、特に位置情報サービスを大幅に強化しています。これらの新機能の最も重要な影響としては、セキュリティの強化と距離測定の精度の向上があります。誰もが楽しみにしているすべてのアップグレードを見てみましょう。
- Bluetooth チャンネルサウンディング – Bluetooth 6.0 の最も注目すべき機能の 1 つに、チャネルサウンディングの追加があります。これにより、2 つの Bluetooth LE デバイス間の双方向レンジが可能になります。このアップグレードは、距離測定の精度と範囲に革命をもたらすように設定されています。これについては、本ブログで後ほど説明します。
- 意思決定に基づく広告フィルタリングおよび監視広告主 – この機能により、Bluetooth デバイスのスキャン効率が向上します。意思決定に基づく広告フィルタリングは、データパケットのスキャンに費やす時間を削減することで効率を向上させますが、監視広告主はホストコントローラ・インターフェイス（HCI）を使用して、デバイスがいつ範囲内または範囲外に移動するかを追跡します。
- ISOAL 強化 – データ伝送の信頼性を高め、フレーム PDU の生成に伴うレイテンシーを低減します。
- LL 拡張機能セット - この機能を使用すると、デバイスがサポートするリンク層機能を交換できます。
- フレームスペースの更新 – アイソクロナスストリームと接続イベント間の交渉可能な間隔を可能にし、データスループットを最適化します。
Bluetooth チャネルサウンディング
前述のように、Bluetooth チャンネルサウンディングは、新しい Bluetooth 6.0 の最も注目すべき機能の 1 つです。 接続指向の双方向レンジを可能にし、デバイス間の最大 4 つのアンテナパスをサポートすることでマルチパス効果を最小限に抑え、中間者攻撃に対する距離測定を保護します。この機能は、受信信号強度 (RSSI) を使用した Bluetooth Low Energy デバイス間の既存の範囲と比較して、Bluetooth 技術における大きな飛躍的進歩を示しています。
チャネルサウンディングの仕組み
1. フェーズベースの範囲設定（PBR）および往復時間（RTT）測定を使用して、接続された 2 つの Bluetooth LE デバイス間の微調整範囲設定ができます。
Bluetooth チャンネルサウンディングの手順では、一方のデバイスがイニシエータとして識別し、他方がリフレクタとして識別します。イニシエータは信号を送信し、信号はリフレクタデバイスによって検出され、受信されます。
次に、これらのデバイスは PBR、RTT、またはその両方を使用して、2.4 GHz スペクトル内の最大 72 チャネル間の範囲を調整し、同時に接続された 2 つのデバイス間で 1 ～ 4 つのアンテナパスも使用します。
RTT は、飛行時間（ToF）を使用して、イニシエータとリフレクタ間の距離を推定します。到着時刻（ToA）と出発時刻（ToD）は両方の装置について記録され、それらの間の差分はこれらの装置間の距離を正確に計算するために使用されます。また、この規格は、両方のデバイス間のクロック差を補正するためのセットアップやキャリブレーションのプロセスも提供します。
イニシエータとリフレクタ間で交換された CS SYNC パケット
PBR は、送信信号と受信信号の位相の差を利用して、イニシエータとリフレクタデバイスとの間の距離を計算しますこのデバイス間の位相差を比較すると、デバイス間の距離を正確に測定できます。
イニシエータとリフレクタ間で交換される CS トーン
各ステップで演習した各アンテナパス
2. 8 つのアンテナの組み合わせで、デバイス間で最大 4 つのアンテナパスをサポート
Bluetooth チャネルサウンディングが距離測定の堅牢性と精度を向上させるもう 1 つの方法は、複数のアンテナパスをサポートする能力によるものです。これにより、干渉やノイズが発生した場合に代替ルートを使用して信号を移動することができ、特にアセットタグなどのデバイスに役立ちます。
3. 到着角/出発角（AoX）と組み合わせ可能
Bluetooth チャネルサウンディングは、AoA と AoD を組み合わせることで、屋内の位置決めやアセット追跡などのアプリケーションに利益をもたらします。これにより、方向検出と距離推定を組み合わせることで、ユーザ体験を向上させることができます。
4. 強化されたセキュリティ機能を提供
Bluetooth チャネルサウンディングは、中間者攻撃や中継攻撃を減らすのに役立つ複数のセキュリティ機能を内蔵しています。これらの機能には、チャネル選択などの範囲の態様を無作為化するのに役立つ分散ランダムビットジェネレータ（DRBG）が含まれます。さらに、すべての範囲およびデータ交換は、暗号化された接続を介して行われます。
5. 追加のコンポーネントなしでシームレスな統合
Bluetooth チャンネルサウンディングの他の重要な利点の 1 つは、標準化された Bluetooth 機能として、製品で広く利用可能であること、および正式な認証プログラムによって相互運用性が強化されることです。距離推定などの位置情報サービスを必要とする多くの対象アプリケーションでは、データチャネルに Bluetooth LE が既に必要です。これらのアプリケーションでは、Bluetooth チャネルサウンディングは追加のコンポーネントやハードウェア・スペースなしで有効にすることができ、ウルトラワイドバンド（UWB）などの他の技術と比較して実装コストを削減します。また、シンプルさを高め、電池寿命を向上させ、さらには多数のデバイスとの互換性を拡大します。
Bluetooth 6.0 - 対象となるアプリケーション
新しい Bluetooth 6.0 は、さまざまな新機能と開発が期待されており、接続されたワイヤレススマートデバイスのパフォーマンスと効率に大きな影響を与えるようにつくられています。この改善は主に、2 つのカテゴリのアプリケーションを対象とする Bluetooth チャネルサウンディングの導入によりもたらせれています。ローカライゼーションと近接認識。
- ローカリゼーション： これには、ロケーターデバイスを使用して追跡デバイスの正確な位置を見つけるペットやアセットトラッカーなどのアプリケーションが含まれます。
- 近接認識： これには、スマートロックやキーレス・エントリー・システムなどのアプリケーションが含まれ、強化されたセキュリティ機能を利用して、安全なスペースやシステムへのアクセスを制限したり制御します。アプリケーションには、スマートロック、ジオフェンシング、FindMy、車両キーレスエントリがあります。これらのアプリケーションでは、権限のないユーザーがネットワークにアクセスできないようにするために、セキュリティが非常に重要です。
Silicon Labs の Bluetooth 6.0 および Bluetooth チャネル・サウンディング製品
Silicon Labs は、IoT の変革を支援するデバイスを通じて革新を先駆してきた長い歴史を持っています。当社の堅牢な Bluetooth ポートフォリオと業界をリードする Bluetooth アーキテクチャが、Bluetooth 6.0 および Bluetooth チャネルサウンディングをサポートするようになりました。当社の業界専門家チームは、幅広いアプリケーションニーズを満たすために、シングルアンテナおよびデュアルアンテナのソリューションをキュレーションしました。
The RB4198A is our single antenna solution which is more suitable for applications that require lower power consumption like an asset tracker, whereas the DK2606A (which will be available 12 月 20 日24) is our dual antenna solution which is ideal for size-constrained applications like key fobs.
当社の Bluetooth ポートフォリオと Bluetooth チャネルサウンディングソリューションの詳細については、当社のウェブページをご覧いただくか、セールスチームにお問い合わせください。
