蓝牙 4.0 数据传输

低功耗蓝牙（BLE）是为低速率应用设计的，比如控制信号、传感器数据、等，但是偶尔会有在 BLE 下使用更高速率的需要。 理论的 BLE 无线数据传输速率是 1Mb/s，但是这是两个设备间物理层的传输速率，没有考虑到协议开销。 实际上的最高速率接近 10kB/s 并且和设备相关，下面进行解释。

BLE 连接参数

BLE 有多个连接参数（在蓝牙 4.0 中定义，第 3 卷，第 A 部分， 第 4.20 小节）将会决定吞吐量。注意高的吞吐率的结果是更多的电量消耗。

Connection Interval 连接间隔

这个参数定义了中心与外围的通信间隔。每个通信间隔内可以有最多 4 个包被发送，每个包有 20B 载荷，根据 BLE 定义，允许的连接间隔参数范围是 7.5 ms 到 4000 ms。 连接间隔是最有效的改变吞吐量的参数。 假如把连接间隔比作火车调度：举例，火车每半小时离开车站。每列火车包含 1 ~ 4 个车厢，每个车厢可以容纳 20 字节。 所以如果你有 20 ms 连接间隔，则理论的最大吞吐是你在 40 ms 对 80 bytes 数据进行了发送和接收 ACK（1 个 Interval 发送，1个 Interval 接收）。 但是火车无论满的还是空的都会发车，你可能每 80 ms 只发送了 20 bytes，或者更少。

Slave latency

这个参数表示 slave 可以跳过多少个 connection interval。举例，如果 connection interval 是 20 ms 并且 slave latency 是 4，则如果外围愿意 它可以每 80 ms 回复中心一次。 slave latency 在大部分时间等待，偶尔有大量数据传输的场合比较适用。在这种情况下，外围只需要每 80 ms 回复一下中心保持连接活动，但是如果有大量数据时它可以每 20 ms 发送一次数据。slave latency 范围是 0 ~ 499，并且不能超过：((supervisionTimeout / connectionInterval) – 1)

Connection Supervision Timeout

这个参数定义了中心和外围接收一个 link-layer packet 前的最大时间，中心和外围维护者它们各自的 “Supervision 定时器”，每当接收到数据包时置零。一旦定时器超时，则设备认为连接断开，并且退出连接状态（变为 advertising，scanning 或者 standby 状态）。 Connection Supervision Timeout 范围是 100 ms 到 32 s。并且要大于 (1 + slaveLatency) * (connectionInterval).

Packet Per Connection Interval

每个连接间隔可以发送的包数目，根据 BLE 定义，最大值是 6， iOS 下最大为 4。

iOS 的连接参数

上面我们提到最高数据传输速率是和设备相关的，根据 Apple 的 Bluetooth Accessory Design Guidelines for Apple Products https://developer.apple.com/hardwaredrivers/BluetoothDesignGuidelines.pdf 连接参数限制如下：

Interval Max * (Slave Latency + 1) ≤ 2 seconds Interval Min ≥ 20 ms (not 7.5mSec)
Interval Min + 20 ms ≤ Interval Max Slave Latency ≤ 4 connSupervisionTimeout ≤ 6 seconds
Interval Max * (Slave Latency + 1) * 3 < connSupervisionTimeout

如果 BLE HID 是一个 理论上 iOS BLE 的最大吞吐是：80B 每 40ms，即 2kB/s。采用 Nitification / Indications 可能会提高吞吐。

Android 的连接参数

设备相关，有些设备可以支持 7.5ms 的连接间隔，但有些设备表现很差。

参考资料

https://atmosphere.anaren.com/wiki/Data_rates_using_BLE