【Bluetooth|蓝牙开发】四、BLE协议之物理层浅析 #

1、前言 #

上文，通过对蓝牙协议框架进行整体了解，其包含BR/EDR((Basic Rate / Enhanced Data Rate))、AMP(Alternate MAC/PHYs)、LE(Low Energy)三种技术，不同技术对应不同的协议栈，本专栏目前对于BLE技术进行详解！

==下面我们将BLE部分单独抽离出来，单独对其进行研究。==

BLE的协议可分为Bluetooth Application和Bluetooth Core两大部分，而Bluetooth Core又包含BLE Controller和BLE Host两部分。

快把小本本拿起来，一定要记住！

我们先从Physical Layer开始分析

2、Physical Channel #

任何一个通信系统，首先要确定的就是通信介质（物理通道，Physical Channel），BLE也不例外。在BLE协议中，“通信介质”的定义是由Physical Layer负责。

Physical Layer是这样描述BLE的通信介质的：

• BLE属于无线通信，则其通信介质是一定频率范围下的频带资源（Frequency Band）

• BLE的市场定位是个体和民用，因此使用免费的ISM频段（频率范围是2.400-2.4835 GHz）

• 为了同时支持多个设备，将整个频带分为40份，每份的带宽为2MHz，称作RF Channel。

经过上面的定义之后，BLE的物理通道划分已经明了了！ $$ 频点(f)=2402(MHz)+k*2(MHz),k=(0…39) $$ 每个Channel的带宽为2MHz，如下图：

3、Physical Channel的细分 #

上面我们已经知道了，物理层被划分为了40个赛道，由于传输数据量的不同，为了更加充分利用好物理资源，进一步对通道进行了划分！

40个Physical Channel物理通道分别划分为3个广播通道advertising channel，和37个Data Channel数据通道。

对于数据量少，发送不频繁，时延不敏感的场景，使用广播通道通信。

例如一个传感器节点（如温度传感器），需要定时（如1s）向处理中心发送传感器数据（如温度）。

针对这种场景，BLE的Link Layer采取了一种比较懒的处理方式—-广播通信：

对于数据量大，发送频率高，时延较敏感的场景，使用数据通道。

BLE为这种场景里面的通信双方建立单独的通道（data channel）。这就是连接（connection）的过程。

同时，为了增加信道容量，增大抗干扰能力，连接不会长期使用一个固定的Physical Channel，而是在多个通道（如37个）之间随机但有规律的切换，这就是BLE的跳频（Hopping）技术。

对物理层的了解先止步于此，再往下面深入分析，意义不大。我们把重点放在BLE的Link Layer