我们在开发蓝牙产品的时候，经常会被问到，这个文件传输用蓝牙可以做吗？ 多长时间可以传完？ 蓝牙的传输速率是多大？很多人对蓝牙的传输速率可能只有一个大概的概念几KB？几十KB？ 下面就来看一下蓝牙的传输速率到底有多快？
众所周知，对于无线连接，链路维护和数据包冗余会产生一定的传输成本，以保持蓝牙连接的健壮和高效。对于蓝牙 LE 连接，从一台设备到其对等设备的一个完整传输周期是这样的：
- “T”槽为传输包；它包括帧头、有效载荷和完整性检查字段，有用的数据将位于有效载荷中进行传输。
- “R”槽是从对端设备接收数据包；当设备向对等设备发送一个数据包时，对等设备将返回一个具有最小数据包长度的数据包，以指示先前的传输成功。
- “T_IFS”是帧间空间；它定义了两个连续数据包之间的时间间隔。无论您使用的是蓝牙 5 还是蓝牙 4.0，“T_IFS”都应为 150 µs。关于“T_IFS”的详细信息，请参阅蓝牙 5核心规范第 6 卷 B 部分第 4.1 节。
因此，连接的低功耗蓝牙数据吞吐量的公式为：
使用这个公式，我们将在建立连接时计算从 4.0 到 5 的数据吞吐量。
蓝牙 v4.0/4.1
蓝牙® v4.0/4.1 具有相同的低能量数据包格式和相同的调制速率，1Mb/s，这意味着发射器具有在一秒钟内传输 1 兆比特的能力。
上图表示4.0/4.1链路层数据包的包格式、PDU格式和报头格式。从图上图 中可以看出，长度字段的长度为 5 位（已突出显示；5 位等于二进制的 0b11111，十六进制的 0x1F，十进制的 31），它的范围为 0 到 31 个八位字节，表示长度有效载荷和 MIC（如果包括）。Payload 字段的长度应小于或等于 27 个八位字节，因为 MIC 的长度为 4 个八位位组，31 – 4 = 27。
上图是一个完整的周期图。从图3可以看出，一个完整周期的时间包括：
- “R”槽
空 PDU 长度为：10 个八位字节，因为：
| 前言 | 访问地址 | 标题 | CRC |
|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 2 | 3 |
空 PDU 的长度 = 1 + 4 + 2 + 3 = 10 个八位字节。
它将消耗 80 µs x 1Mb/s，因为：
- T_IFS, 150 m
- “T”槽
最大数据包长度为：
| 前言 | 访问地址 | 标题 | 有效载荷 | 麦克风 | CRC |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 2 | 27 | 4 | 3 |
1 + 4 + 2 + 27 + 4 + 3 = 41 个八位字节
它将消耗 328 µs，因为：
对于 4.0/4.1 吞吐量，计算为：
蓝牙 v4.2
对于蓝牙v4.2，调制速率与 4.0 和 4.1 相同，仍为 1Mb/s。但数据包格式不同。区别如下图，图4。
从上图中可以看出，长度字段的长度为 8 位（已突出显示，8 位等于二进制的 0b11111111，十六进制的 0xFF，十进制的 255），它的范围为 0 到 255 个八位字节，表示长度有效载荷和 MIC（如果包括）。Payload 字段的长度应小于或等于 251 个八位字节，因为 MIC 的长度为 4 个八位字节，255 – 4 = 251。
上图是一个完整周期图，从图5可以看出，一个完整周期的时间包括：
- “R”槽
与 v4.0/4.1 相同，80 µs。
- T_IFS, 150 m
- “T”槽
最大数据包长度为：
| 前言 | 访问地址 | 标题 | 有效载荷 | 麦克风 | CRC |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 2 | 251 | 4 | 3 |
1 + 4 + 2 + 251 + 4 + 3 = 265 个八位字节
它将消耗 2120 µs，因为：
对于 4.2 吞吐量，计算为：
蓝牙 5
对于蓝牙5，调制速率有两个选项。第一个是1Mb/s，如蓝牙v4.0/4.1/4.2；第二个是我们接下来要讨论的，2Mb/s。从蓝牙 v4.2 到蓝牙 5 的数据包格式相同：有效载荷为 251 个八位字节。因此蓝牙5 1Mb/s 的数据吞吐量与蓝牙 4.2 相同。
但是开启2Mb/s后就不一样了。您可以在图 6 中看到这一点。
上图是一个完整的周期图。从上图可以看出，一个完整周期的时间包括：
- “R”槽
空 PDU 的长度为 10 个八位字节：
| 前言 | 访问地址 | 标题 | CRC |
|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 2 | 3 |
空 PDU 的长度 = 1 + 4 + 2 + 3 = 10 个八位字节。
它将消耗 40 µs x 2Mb/s，因为：
- T_IFS, 150 m
- “T”槽
最大数据包长度为：
| 前言 | 访问地址 | 标题 | 有效载荷 | 麦克风 | CRC |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | 2 | 251 | 4 | 3 |
1 + 4 + 2 + 251 + 4 + 3 = 265 个八位字节
它将消耗 1060 µs，因为：
对于蓝牙 5 吞吐量，计算公式为：
结论
对于蓝牙®低功耗理论上的吞吐量，下图说明了蓝牙低功耗规范之间的差异。您可以看到蓝牙 5 的带宽是 4.0/4.1 的约 4.6 倍和 4.2 的约 1.7 倍。更高的带宽可以转化为更高的速度，这将使低功耗蓝牙能够比以往更快地传输数据流——更高效、更少的频段占用，更适合快速数据传输。对于无线固件升级或可穿戴设备数据日志同步等应用场景，蓝牙 5 将带来出色的用户体验，而更高的速度将为未来的高数据速率流传输构建坚实的平台。
