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BLE4.2 简介

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发表于 2018-11-5 09:36:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
提到家庭和工业自动化、物联网(IoT)、可穿戴设备、人机接口设备(HID)众多应用的无线连接协议时,蓝牙一定是首选。为满足各种应用的需求,蓝牙技术联盟(SIG)对蓝牙规格进行了持续改进。发布4.1版大约一年后, SIG在2014年12月蓝牙发布了蓝牙规范4.2版。新的4.2主要包括三项更新 - 低功耗(LE)数据长度扩展(DLE)、链路层(LL)隐私保护以及安全性加强。这些功能提高了BLE数据带宽、隐私保护和安全性,同时还有助于降低功耗。本系列文章将详细讨论这些功能以及它们如何影响系统性能。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201611/339774.htm
  蓝牙低功耗(BLE)协议栈可以分成三个部分:
  控制器:协议栈控制器对数据包进行了加密,转换为无线信号发送。在接收时,控制器将对无线信号解码,并重构数据包。
  主机:主机由管理两个或多个设备相互通信的各种协议和配置文件(安全管理器、属性协议等)组成。
  应用:可使主机和控制器实现一个特定功能的用例。
20161024041534389.png


BLE 4.2允许主设备和从设备之间协商数据长度,还允许不对称的发送和接收有效负载量。有效地利用该功能以及选择合适的接收/发送数据长度对于实现最大吞吐量具有十分重要的意义。
  让我们考虑这样一个应用:BLE从设备需要将几千字节传输至主设备、从主设备接收空包并且连接间隔为8.75毫秒。假设在以下设置中协商数据长度(从设备):
  情景1 – 发送 - 251个字节,接收 - 251字节
  情景2 – 发送 - 251个字节,接收 - 27字节
  在情景1中,如图5所示,在第一次接收/发送数据包时,接收有效负载尺寸为0字节以及发送有效负载尺寸为251个字节,耗时2.5毫秒(包括帧间间隔)。第二次接收/发送数据包也是一样的。这两个接收/发送数据包共耗时5毫秒,在此连接间隔内剩下3.85毫秒。在理想情况下,应该在同一连接间隔内存在另一个接收/发送数据包。但是,主设备的调度器不会在此连接间隔内安排另一个接收/发送数据包。这是因为调度器会基于协商的数据长度(本案例中发送/接收的数据长度均为251)来检查发送/接收数据包是否具有足够的时间。如图所示,含有接收和发送有效负载量为251字节的接收和发送数据包需要4.54毫秒。然而,前两个数据包之后的可用时间为3.85毫秒,这导致在本连接间隔内仅2个发送数据包。

在情景2中,在该连接间隔内,调度器仅需要2.64毫秒就可调度一个数据包,因此在8.75毫秒的连接间隔内可以容纳第三个数据包,如图6所示。如图所示,相对于案例1,本案例将提供高于50%的吞吐量



尽管PDU尺寸的选择会影响吞吐量,但还存在对其产生影响的其他因素,比如,连接间隔和最大传输单元(MTU)。
  数据长度的扩展可通过任何连接设备的控制器来触发。如果两个设备都支持数据长度的扩展功能,则该设备可发送一个获取更新数据长度的请求,而其他设备将通过其自己的参数来做出响应。图7所示为协商进程。



如果一台不支持数据长度扩展功能的设备接收到数据长度的更新请求时,将会返回一个未知的回复。该回复将通知发起请求的设备另一台设备不支持DLE,该设备将继续传输符合蓝牙4.1 PDU尺寸的数据。也就是说,数据长度扩展支持向下兼容。
  数据长度扩展在提高吞吐量的同时,也通过减少射频活动时间从而有助于降低功耗。这是因为在蓝牙4.2中,如果数据尺寸大于27字节,所需的接收/发送数据包更少、射频活动的时间更短)。比如说,需要传输 135个字节,BLE4.1设备在连接时需要5个发送/接收数据包来传输数据;然而BLE4.2设备在传输相同数量的数据时只需一个发送/接收数据包。在无线应用中,射频通信消耗了大多数的系统电力。使用DLE,射频通信活动时间减少,可以显著延长电池寿命。

纬图BLE4.2 抓取到的BLE4.2数据长包:
Notification.png


纬图推出市场上性价比最高的BLE4.2 SNIFFER: ViewTool Hollong BLE4.2 SNIFFER
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