bluetooth-lowenergy - 为什么 BLE 4.2 比 BLE 4.1 快

Question

我已阅读技术规范并试图了解为什么 BLE 4.2 比 BLE 4.1 更快？

我们能否发送大于 20 字节的数据包或者连接间隔是否更快？

我想了解是什么让 BLE 4.2 更快。

Answer 1

与早期相比，蓝牙 4.2 中唯一提供更高吞吐量的是链路层的长度扩展。它使得发送长度为 251 字节的数据 pdus 成为可能，而不是之前的限制 27 字节。以前，如果由于 header 大小以及 rx 和 tx 数据包之间以及从 tx 到 rx 之间所需的时间而发送多个数据包，这意味着很大的开销。数据本身以 1 MBit/s 的速度通过无线方式发送。

请注意，双方都需要支持此新功能，并且新的最大长度必须在设备之间协商才能使用。

这里我将解释一个典型的连接事件，同时中央写入多个 GATT Write 命令数据包，每个数据包 20 个字节。由于无线传输速率为 1 MBit/s，因此传输每位需要 1 μs。链路层头部和底部总共 80 位，包括以下内容:1 个字节的前导码 + 4 个访问地址(用于将数据包识别到正确目的地的内容)。 1 个字节包含流/确认和数据类型。 1 个字节包含数据包的长度。然后是数据，后跟一个 3 字节的 CRC 校验和。用户数据包本身封装在 ATT 数据包(带有操作码和 ATT 句柄的 3 字节 header )中，后者又封装在 L2CAP 数据包(2 字节 channel ID 和 2 字节长度)中。所以 20 字节的大数据包现在变成了 37 字节，通过空中发送。在空中，主机和从机在发送和接收之间交替。所以如果master发送了很多数据包而slave没有什么可发送的，slave仍然必须用一个80位头的空包来响应。此外，在所有数据包之间，必须有 150 μs 的 radio 静默，以便让 radio 有时间在 RX 和 TX 之间切换。因此，一个包含 4 个数据包的连接事件，每个数据包填充了 20 个字节的用户数据，如下所示:
1. Master -> Slave:296 μs 第一个数据包
2.静默150μs
3. Slave -> Master: 80 μs 空包
4.静默150μs
5. Master -> Slave:296 μs 第二个数据包
6.静默150微秒
7. Slave -> Master: 80 μs 空包
8. 静默 150 μs
9. Master -> Slave:296 μs 第 3 个数据包
10.静默150微秒
11. 从站 -> 主站:80 μs 空包
12. 静默 150 μs
13. Master -> Slave:296 μs 第 4 个数据包
14.静默150微秒
15. 从站 -> 主站:80 μs 空包
所有这些加起来为 2554 μs

使用新的数据包长度扩展，我们可以在一个数据包中发送相同的 80 字节(仍然是 17 字节 header + CRC 的开销)= 97 字节 = 776 位。


1. Master -> Slave:776 μs 数据包
2.静默150μs
3. Slave -> Master: 80 μs 空包

这加起来只有 1006 微秒，比以前快两倍多! radio 现在可用于为来自另一个连接的连接事件提供服务。

如您所见，吞吐量增加了。但是要使这个新功能有用，您需要确保用数据包填充连接事件。您当然可以在一个连接事件期间更快地发送相同数量的数据，但如果您只是在下一个连接事件之前将剩余时间闲置，您并不能真正更快地发送数据。