【技术】蓝牙知识大补帖：蓝牙5可以有多快？

时间： 2017-05-03 来源：Silicon Labs

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蓝牙5（Bluetooth5.0）是无线连接标准蓝牙v4.2的进阶版本。相较于前版，其具有4倍的范围，2倍的速度，和8倍的传输范围。开发人员可以访问Bluetooth SIG网站，并下载最新的蓝牙核心规范。在蓝牙5发布之后，有了更强的带宽，蓝牙5的速度究竟可以达到多快？本文将探讨在蓝牙5，或以前版本的蓝牙低功耗建立连接时的数据吞吐量。

蓝牙的数据吞吐量演进
我们知道，对于无线连接，链路维护和数据冗余有一些传输成本，以保持蓝牙连接的鲁棒性和高效性。对于蓝牙低功耗连接，从一个设备到其对等设备的一个完整传输周期如下所示：

图1

“T”slot是传输包。它包括帧头，payload和完整性检查字段，有用的数据将位于要传输的payload中。

“R”slot是来自对端设备的接收数据包。当设备向对等设备发送一个包时，对等设备将发回具有最小包长度以指示先前传输成功的包。

“T_IFS”是帧间间隔。它定义了两个连续数据包之间的时间间隔。无论您是使用蓝牙5还是蓝牙4.0，“T_IFS”应为150μs。

因此，用于连接的蓝牙低能耗数据吞吐量的公式为：

当建立连接时，我们将使用该公式计算从4.0到5的数据吞吐量。

蓝牙V4.0/4.1
蓝牙v4.0 / 4.1具有相同的低功耗包格式和相同的调制速率，1Mb/s，这意味着发射机能够在一秒内传输一MB。

图2

图2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2中，长度字段长5位（已经突出显示; 5位等于二进制0b11111，十六进制0x1F，十进制31位），范围为0〜31个字节，表示长度的payload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长度为4个八位字节，31 - 4 = 27。

图3

图3是一个完整的周期图。从图3可以看出，一个完整的周期括：
“R”slot
空的PDU长度为：10个八位字节，因为：

空PDU的长度= 1 + 4 + 2 + 3 = 10个八位字节。
1Mb / s时它将消耗80μs，因为：

T_IFS，150μs。

“T”slot
最大数据包长度为：

1 + 4 + 2+ 27 + 4 + 3 = 41个八位字节
它将消耗328μs，因为：

对于4.0 / 4.1吞吐量，计算公式为：

蓝牙V4.2
对于蓝牙v4.2，调制速率与4.0和4.1相同，仍然是1Mb/s。但包格式不同。区别在于下图，图4。

图4

图4中，长度字段8位（已经突出显示，8位等于二进制0b11111111，十六进制0xFF，十进制255），范围为0〜255个字节，长度包括payload和MIC。payload字段的长度应小于或等于251个八位字节，因为MIC长度为4个八位字节，255 - 4 = 251

图5

图5是一个完整的图，从图5可以看出，一个完整周期包括：
“R”slot
与v4.0 / 4.1相同，都是80μs。

T_IFS，150 ms

“T”slot

最大数据包长度为：

1 + 4 + 2+ 251 + 4 + 3 = 265个八位字节
它将消耗2120μs，因为：

对于4.2的吞吐量，计算是：

蓝牙5
对于蓝牙5，调制速率有两个选择。第一个是1Mb/s，如蓝牙v4.0/4.1/4.2；第二个是我们接下来讨论的2Mb/s。从蓝牙v4.2到蓝牙5的数据包格式是相同的：有效载荷是251个八位字节。因此，蓝牙5@1Mb/s的吞吐量数据将与蓝牙4.2相同。

但是在启用2Mb/s之后，它是不同的。您可以在图6中看到。

图6

图6是一个完整的周期图。从图6可以看出，一个完整周期包括：
“R”slot
空PDU的长度为10个八位字节：

空PDU的长度= 1 + 4 + 2 + 3 = 10个八位字节。
它将消耗40μs2Mb/s，因为：

T_IFS,150 µs

“T”slot

最大数据包长度为：

1 + 4 + 2+ 251 + 4 + 3 = 265个八位字节
它将消耗1,060μs，因为：

对于蓝牙5吞吐量，计算方法如下：

结论
对于蓝牙低功耗吞吐量，下图显示了蓝牙低功耗规格之间的差异。您可以看到，蓝牙5的带宽是4.0/4.1的大约4.6倍，比4.2大了1.7倍。更高的带宽可以转化为更高的速度，这将使低功耗蓝牙比以前更快地传输数据流 - 更高效，更少的频带占用，更适合快速数据传输。对于诸如无线固件升级或可穿戴设备数据日志同步的应用场景，蓝牙5将实现极好的用户体验，而更高的速度将为未来的高数据速率流传输打下坚实的平台。

关于SILICON LABS支持蓝牙5标准的Blue Gecko蓝牙SoC/模块产品信息，请联系世强。

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全部评论（317）

脚滩头 Lv6 高级专家 2018-12-06

蓝牙5比蓝牙4.2快多少？
- 蓝色影魅回复：差不多要快两倍
  查看全部7条回复
ybgy Lv7. 资深专家 2022-09-01

学习
plhust Lv7. 资深专家 2020-06-19

不错
aran Lv7. 资深专家 2019-01-23

资料不错，值得学习。。。
溪河江 Lv5. 技术专家 2019-01-16

学习一下。

Mbe Lv7. 资深专家 2019-01-15

学习一下
Chan Lv8. 研究员 2019-01-15

学习
xio1314 Lv3. 高级工程师 2019-01-14

蓝牙室内定位什么时候可以出来啊
大飞哥 Lv8. 研究员 2019-01-14

好东西，分享一下
自信 Lv5. 技术专家 2019-01-13

学习

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