蓝牙传输速率详细分析【针对蓝牙4.2】

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XCODER.

技术博客&＃xff1a;www.iotbzw.com

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还在困惑BLE低功耗蓝牙数据传输率有多快&＃xff1f;

这并不仅仅是一个人的问题&＃xff0c;即使谷歌搜索会出现很多不完整的答案。每个操作系统和设备都有自己的限制&＃xff0c;例如连接间隔和每个间隔的数据包数量。另外&＃xff0c;您是否知道使用iOS&＃xff0c;您可以每一个连接间隔可以发送4个数据包&＃xff0c;而且HID设备的可以在一个连接间隔发送10个数据把&＃xff0c;从而把速率提高2.6倍&＃xff1f;

如果你想最终清楚你可以通过BLE与iPhone&＃xff0c;Android设备或Mac通信多快&＃xff0c;下面的内容讲会一一解析你的疑问。

误区

蓝牙PHY 标称数据传送率是1M/bps&＃xff0c;即为每秒由蓝牙物理层调试过后传到空中的速率为1兆比特&＃xff0c;这并不表示蓝牙接收端接收的数据传输率可以到1M/bps。

影响/限制BLE吞吐量的因素有很多&＃xff0c;最大吞吐量才为1M/bps&＃xff0c;数据收发还具有相应通信协议和蓝牙协议&＃xff0c;例如&＃xff1a;

- 最大数据包长度

- 数据包之间的时间延迟

- 数据包中开销字节&＃xff0c;如数据包长度&＃xff0c;数据完整性检查和通用数据包信息。

那么&＃xff0c;1Mbps的50&＃xff05;到75&＃xff05;呢&＃xff1f;那仍然是31.25到62.5 kB每秒。这仍然是非常好的。

BLE吞吐量

一个BLE连接只有两个设备&＃xff0c;其中一个被称为Master&＃xff08;如主&＃xff09;&＃xff0c;另一个被称为Slave&＃xff08;如从属&＃xff09;。每一侧在给定的时间段内与另一侧通信&＃xff0c;称为连接间隔&＃xff08;最小7.5毫秒&＃xff0c;最小增加的增量为1.25毫秒&＃xff09;。两个设备之间的每个通信实例称为通信事件。

最小连接间隔

当外围设备处于接收模式时&＃xff0c;通信事件由中央&＃xff08;主设备&＃xff09;发送分组开始。如果外设成功从中央接收到数据包&＃xff0c;外设将在中央处于接收模式时随后发送数据包。默认情况下&＃xff0c;即使没有任何要发送的数据包&＃xff0c;中央和外围设备也会发送一个数据包&＃xff0c;这通常称为空链路层的心跳包。

在每次主从心跳包结束之后&＃xff0c;主机或者从机端如有有排队等待发送的消息&＃xff0c;他们可以“询问”或“警告”对方&＃xff0c;告知自己有更多的数据要发送。这将会出现一个时间间隔内交换多个数据包。连接事件将继续&＃xff0c;直到数据包未能正确接收&＃xff0c;发送者结束连接事件&＃xff0c;或者在非正常情况下结束(超时)。

需要注意的是&＃xff0c;在连接事件中&＃xff0c;您可以交换两个以上的数据包&＃xff0c;这将极大地提高吞吐量&＃xff0c;但是你需要了解每个连接事件的最大数据包数量取决于BLE堆栈/芯片组&＃xff0c;每个iOS设备连接事件最大允许四个数据包&＃xff0c;Android设备每个连接事件最大运行六个数据包。

数据包每个时间间隔可以由以下公式计算&＃xff1a;

一般BLE数据吞吐量公式中重要因数就是以下三个重要元素&＃xff1a;

1.连接间隔 - 设备通话的频率。

2.每个连接间隔的数据包数量 - 当他们说话时交换了多少个数据包。

3.数据包长度 - BLE数据包中应用数据的长度。

BLE中的理论最大应用数据吞吐量可以描述为以下公式&＃xff1a;

Throughput &＃61; Packets Per Second * Data Per Package

由此我们可以得到以下公式&＃xff1a;

提高BLE吞吐量的可行办法&＃xff1a;

增加BLE有效数据包长度

现在可以肯定的是&＃xff0c;BLE数据包最多包含20个字节的BLE应用程序数据v4.0和v4.1&＃xff08;v4.2包含一个数据包长度扩展&＃xff0c;但是在iOS或Android很多不支持&＃xff09;。请记住&＃xff0c;实际的BLE数据包的大小较长&＃xff0c;但自然包括许多重要用途的段&＃xff0c;例如CRC和不同层的标题。

减小连接间隔解

对于iOS 9.2和iPhone 6以上手机&＃xff0c;最小连接间隔为30毫秒&＃xff0c;除非您支持通过GATT配置BLE设备作为HID方式&＃xff0c;最小连接间隔允许降至11.25毫秒。对于Android设备&＃xff0c;最小连接间隔为7.5毫秒。

BLE设备与iPhone 6 数据吞吐量&＃61;&＃xff08;1000 mSecs&＃xff09;* 20 *&＃xff08;4&＃xff09;/&＃xff08;30 mSecs&＃xff09;&＃61; 2,667.66 byte/s。

如果IOS设备支持HID, 吞吐量增加到&＃61;&＃xff08;1000 mSecs&＃xff09;* 20 * 4 /&＃xff08;11.25 mSecs&＃xff09;&＃61; 7,111.11 Bytes per second

提示&＃xff1a;您可以将数据包中的应用程序数据长度增加3个字节&＃xff0c;从而将吞吐量提高15&＃xff05;。在未来的博文中&＃xff0c;我们将讨论这个。

实现更快的吞吐量

简单的答案有时候会受到其他BLE设备三个参数限制的限制&＃xff0c;即使您的BLE设备可以支持较低的连接间隔或每个连接事件发送超过4个数据包。

例如&＃xff0c;让我们把我们用来连接iPhone 6的外围设备连接到一个不同的客户端&＃xff08;硬件&＃xff09;&＃xff0c;每个连接事件的连接间隔为10mSecs&＃xff0c;最多连接12个数据包&＃xff08;每个方向6个&＃xff09;。这将增加理想的最大值如下&＃xff1a;

BLE设备与Iphone 6最大吞吐量&＃61;&＃xff08;1000mSecs&＃xff09;* 20 *&＃xff08;6&＃xff09;/&＃xff08;10 mSecs&＃xff09;&＃61; 12,000 Bytes per second。

目前由于支持蓝牙4.2大数据包的手机和BT 5的手机并不多&＃xff0c;所以无法通过提高数据包长度的方式提升数据传送率&＃xff0c;希望后续手机更新换代把蓝牙5作为标配&＃xff0c;提高数据传输率指日可待。

手机笔记本电脑BLE最大吞吐量汇总

下列数据为iphone和安卓两种系统的亲测数据&＃xff0c;供大家参考:

iPhone 6,6 &＃43;&＃xff0c;6S&＃xff0c;6S &＃43;&＃xff1a;

正常连接间隔30mSecs&＃xff1a;最大数据吞吐量 2,667字节/秒

HID模式, 连接间隔为11.25mSecs&＃xff1a;最大数据吞吐量 7,111字节/秒

MacBook Pro - OS X&＃xff08;不同型号&＃xff09;&＃xff1a;

最大连接间隔范围&＃xff08;11.25 - 15mSecs&＃xff09;&＃xff1a;最大数据吞吐量 7,111字节/秒 - 5334字节/秒

Android的

Nexus 4&＃xff1a;最小连接间隔7.5 mSecs - 每个连接的数据包间隔&＃xff1a;6 - 最大数据吞吐量&＃xff1a;16,000 Bytes / Sec

Nexus 6P&＃xff1a;最小连接间隔7.5 mSecs - 每个连接的数据包间隔&＃xff1a;6 - 最大数据吞吐量&＃xff1a;16,000 Bytes / Sec

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