BLE 包结构及传输速率

根据Bluetooth 4.0 BLE部分协议：

BLE中物理层physical layer的传输速率是1Mbps，除了这个外，数据传输速率与包大小、CPU处理时间相关。

包结构：

1.总体结构：

preamble（1 Byte）+ Access Address（4 Bytes）+ PDU + CRC（3 Bytes）

preamble = 10101010 or 01010101

Access Address = 0x8e89bedd6

2. 广播包

PDU =  Header（2 Bytes）+ Payload （37 Bytes max.）

Header： 1）0000 - connected undirected advertising event 可连接非定向广播事件

   2）0001 - connected directed advertising event 可连接定向广播事件

   3）0010 - non-connected undirected advertising event 不可连接非定向广播事件

4）0011 - response to scan request form scanner扫描请求响应

    5）0101 - connect request by initiator连接请求

6）0110 -connected directed advertising event 可发现非定向广播事件

• 非定向广播包（Undirected advertising packets）

Payload  = AdvA (6 Bytes) + AdvData (31 Bytes max.) ; 

// AdvA  contains advertiser‘s public address if TxAdd = 1, or a random address if TxAdd = 0; 

// AdvData advertising data;

• 定向广播包（Directed advertising packets）

Payload  = AdvA (6 Bytes) + InitA(6 Bytes) ; 

// AdvA  contains advertiser‘s public address if TxAdd = 1, or a random address if TxAdd = 0; 

// InitA contains initiator's address if RxAdd = 1, or a random address if RxAdd = 0;

3. 扫描请求及扫描响应

PDU =  Header（2 Bytes）+ Payload （37 Bytes max.）

Header： 1）0011 - scan request for further information from advertiser 扫描请求

   2）0100 - response to scan request from scanner 扫描响应

• 扫描请求

Payload  = ScanA (6 Bytes) + AdvA(6 Bytes) ; // ScanA  contains Scanner's public address if TxAdd = 1, or a random address if TxAdd = 0; 

// AdvA  contains advertiser‘s public address if TxAdd = 1, or a random address if TxAdd = 0; 

• 扫描响应

Payload  =  AdvA(6 Bytes) + ScanRspData（0~31Bytes）; // ScanRspData data from advertiser’s host; 

// AdvA  contains advertiser‘s public address if TxAdd = 1, or a random address if TxAdd = 0; 

3. 连接请求

PDU =  Header（2 Bytes）+ Payload （34 Bytes）

Header：0101 - connect request by initiator

Payload =InitA（6 Bytes）+ AdvA（6bytes）+ LLData（22 Bytes）

LLData 包含连接信息，详细结构参考bluetooth 4.0 协议。

4. LL 数据通道及控制包

PDU =  Header（2 Bytes）+ Payload （27 Bytes max.）

Header：详细说明参考bluetooth 4.0 协议；

• LL 数据通道

Payload  = 0~27 bytes

• LL 控制包

Payload = 1~23 Bytes

若只考虑蓝牙设备连接之后，评估数据传输速率

• 最大包长度：preamble（1 Byte）+ Access Address（4 Bytes）+ PDU（29 Bytes） + CRC（3 Bytes）= 41 Bytes
• 射频PHY传输速率 1Mbps

则传输有效payload 27字节耗时：41*8/1 = 328 us

一个27字节的传输周期 ：328 + 150 + 80 + 150 = 708 us，若能持续传输，即传输速度：38KB/s，这样显然功耗不会低，也不符合BLE协议规范，真正的传输速度受连接事件间隔和间隔内能传输数据包数目相关。

如果连接时间间隔设置到7.5ms（协议规定最小值），一个连接事件传输3个包，则传输速率大约是10.8kB/s，一个连接事件能传输几个包与连接设备密切相关，看到很多CC2540实测数据，时间间隔7.5ms和一个传输时间3个包以上很多都达不到，51内核是其重要原因之一，在 http://processors.wiki.ti.com/index.php/CC2540_Data_Throughput有5.9KB/s，也有在论坛看到有40ms间隔，2个包，即1.4KB/s成功的案例，以后有时间我再实测下速度。