La technologie Bluetooth SCI réduit les intervalles de connexion LE à 375 μs

Dans un article rédigé par Niclas Granqvist, responsable technique senior chez Logitech, et Alfredo Perez, responsable marketing technique senior chez Bluetooth SIG, la fonctionnalité Bluetooth SCI est présentée comme une spécification permettant de réduire les intervalles de connexion Bluetooth LE de 7,5 ms à 375 μs.

Cette mise à jour revêt une importance particulière pour les périphériques HID, la réalité augmentée (RA) et la réalité virtuelle (RV), les capteurs industriels et les systèmes de localisation en temps réel (RTLS).

Mise à jour de la spécification dans Bluetooth Core 6.2

Bluetooth Shorter Connection Intervals, ou SCI, fait partie de Bluetooth Core 6.2. Cette fonctionnalité réduit l'intervalle de connexion minimum pour les liaisons Bluetooth LE en dessous de la limite précédente de 7,5 ms. Selon Bluetooth SIG, SCI divise par 20 cet intervalle, le ramenant à 375 μs.

La fonction SCI s'applique aux connexions Bluetooth LE utilisant le transport LE ACL. Son objectif n'est pas d'augmenter la vitesse brute de la radio, mais de permettre aux appareils connectés d'échanger des paquets plus fréquemment au cours d'une fenêtre temporelle donnée.

Cette distinction est importante pour les développeurs et les architectes système. Le SCI modifie le cadre de synchronisation pour la communication entre les appareils Bluetooth LE connectés, tout en continuant à fonctionner avec les PHY GFSK Bluetooth LE existants.

Fonctionnement de Bluetooth SCI

Bluetooth SCI ajoute des procédures qui permettent aux appareils centraux et périphériques de négocier et de mettre à jour les paramètres de synchronisation de la connexion sur une liaison ACL existante. Les appareils se connectent d'abord via les procédures Bluetooth LE standard et échangent des informations sur les fonctionnalités prises en charge.

Si les deux appareils prennent en charge SCI, l'appareil central peut sélectionner les paramètres pour un changement de débit de connexion et lancer la procédure de mise à jour. Un appareil périphérique peut également demander à l'appareil central de lancer une telle procédure.

Les paramètres mis à jour comprennent l'intervalle de connexion, le facteur de sous-débit, la latence périphérique, le numéro de continuation et le délai d'expiration de la vidange ACL LE. Ensemble, ces mécanismes permettent d'adapter plus précisément les liaisons Bluetooth LE aux besoins de synchronisation d'une application.

Le SCI a nécessité des modifications dans plusieurs parties de la spécification, notamment les PDU de contrôle de la couche de liaison, les commandes et événements HCI, ainsi que les mécanismes d'échange de fonctionnalités. Selon le texte source, la radio elle-même n'a pas été modifiée, ce qui signifie que la fonctionnalité repose sur des mises à jour au niveau du protocole plutôt que sur une nouvelle couche physique.

Pertinence pour les applications HID et à faible latence

Avant le SCI, l'intervalle de connexion minimum de 7,5 ms prenait en charge des taux de mise à jour d'environ 133 Hz. Cela est suffisant pour de nombreuses applications Bluetooth LE, notamment les trackers d'activité, les capteurs domotiques et les appareils médicaux.

Pour les périphériques de jeu et autres dispositifs d'interface humaine haute performance, cela peut s'avérer limitant. Nordic Semiconductor indique dans l'interview accordée au Bluetooth SIG que les périphériques HID de jeu, tels que les souris et les manettes, visent souvent des fréquences de rapport de 1 kHz ou plus. Avec SCI, Bluetooth LE peut prendre en charge des fréquences de rapport allant jusqu'à 2 666 Hz pour les cas d'utilisation HID sans fil.

Cela rend la technologie SCI pertinente pour les fabricants de manettes de jeu, de souris, de claviers, de périphériques d'entrée professionnels, de manettes de réalité augmentée/virtuelle et d'autres périphériques sensibles à la latence. La source du Bluetooth SIG fait également référence à de futurs travaux de normalisation concernant les applications HID à très faible latence.

Cas d'utilisation industriels et IoT

La pertinence de la technologie SCI ne se limite pas aux périphériques grand public. Nordic Semiconductor identifie également les capteurs industriels en temps réel, les systèmes de localisation en temps réel, les trackers de mouvement, la surveillance des performances sportives et les appareils de RA/RV comme des domaines d'application potentiels.

Pour les intégrateurs de systèmes et les fournisseurs de solutions, la valeur technique réside dans des possibilités de communication plus fréquentes, une latence de communication réduite et des possibilités de retransmission plus rapides. Cela peut s'avérer pertinent lorsque le timing affecte la facilité d'utilisation, la qualité des mesures ou le comportement de contrôle.

La fonctionnalité optionnelle de vidage est également importante pour les données sensibles au temps. Elle permet de supprimer les données obsolètes afin que le trafic périmé ne bloque pas les informations plus récentes. Cela est particulièrement pertinent pour les données de capteurs, les événements d'entrée ou d'autres informations qui perdent rapidement de leur valeur.

Les performances nécessitent une conception au niveau du système

La technologie SCI ne rend pas automatiquement tous les produits Bluetooth LE plus rapides ou plus efficaces. Les développeurs doivent toujours tenir compte de la consommation d'énergie, du timing des applications et du comportement de connexion.

Nordic Semiconductor note que la mise à jour de l'espace de trame Bluetooth (Bluetooth Frame Space Update), introduite dans Bluetooth Core 6.0, est recommandée pour exploiter pleinement le potentiel de la SCI. La sous-évaluation de la connexion (Connection Subrating) est également importante, car elle permet aux appareils d'ignorer les événements de connexion lorsqu'aucune donnée ne doit être envoyée.

Pour les appareils alimentés par batterie, la tâche de conception pratique consiste à trouver un équilibre entre des taux de mise à jour élevés et l'efficacité énergétique. Le texte source indique que 1 kHz peut constituer un point d'équilibre utile pour les appareils HID à très faible latence, selon le cas d'utilisation.

Implication des entreprises

Le document source identifie Logitech et Nordic Semiconductor comme des entreprises impliquées dans le développement et l'adoption de la technologie Bluetooth SCI. Logitech a participé aux groupes de travail du Bluetooth SIG, tandis que Nordic Semiconductor décrit la technologie SCI comme une fonctionnalité qui a un impact sur son portefeuille de produits Bluetooth et sa clientèle.

Ces deux exemples indiquent que le SCI passe du stade de la spécification à celui de la planification concrète des produits. Pour les équipementiers, les fournisseurs de semi-conducteurs et les intégrateurs, cela fait du SCI une fonctionnalité pertinente à suivre lors de l'évaluation des futures conceptions Bluetooth LE pour les applications sensibles à la latence.

En savoir plus

Pour en savoir plus, consultez les articles du Bluetooth SIG « Bluetooth Shorter Connection Intervals: Paving the way for Bluetooth innovation » et « How Bluetooth Shorter Connection Intervals will impact the next generation of wireless innovations ».