【Bluetooth蓝牙开发】六、BLE协议之物理层浅析

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6.1 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，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。

我们先从Physical Layer开始分析

6.2 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的物理通道已经出来了，即“频点分别是‘f=2402+k*2 MHz, k=0, … ,39’，带宽为2MHz”的40个RF Channel。

 

6.3 Physical Channel的细分

40个Physical Channel物理通道进行划分，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