藍牙5/4.2/4.1/4.0數(shù)據(jù)吞吐率分析

藍牙數(shù)據(jù)包

藍牙數(shù)據(jù)包由Preamble、Access、PDU、CRC四部分組成。

其中,PDU由Header、Payload、MIC三部分組成。

Header由LLID、NESN、SN、MD、Length五部分組成。

傳輸周期

設備A發(fā)送一個數(shù)據(jù)包給設備B,該過程稱作T時隙;

然后等待150us,該過程稱作IFS時隙;

接著設備B發(fā)送一個ACK包給設備A,該過程稱作R時隙;

然后又等待150us,開始下一次傳輸。

T + IFS + R + IFS 為一個完整的傳輸周期

注:ACK包為空包,即PDU的Payload為0,那么ACK包的長度 = 1+4+2+3 = 10字節(jié)。

藍牙4.0/4.1/4.2數(shù)據(jù)吞吐率

藍牙4.0/4.1/4.2的調制速率是1Mbps,即1秒鐘傳輸1M bits。

傳輸1bit的時間 T_{bit} = 1s / 1M bits = 1 us

(1)藍牙4.0/4.1

藍牙4.0/4.1的PDU頭部用 5個bit標識有效數(shù)據(jù)長度,即0-31字節(jié),那么去除數(shù)據(jù)完整性校驗MIC的4字節(jié)后,有效數(shù)據(jù)最大為27字節(jié)。

T時隙時間 = (1+4+2+27+4+3) x 8 x 1us = 328us

R時隙時間 = (1+4+2+3) x 8 x 1us = 80us

一個完整傳輸周期時間 T = 328 + 150 + 80 + 150 = 708us

那么

(2)藍牙4.2

藍牙4.2的PDU頭部用8bit標識有效數(shù)據(jù)長度,即0-255字節(jié),那么去除數(shù)據(jù)完整性校驗MIC的4字節(jié)后,有效數(shù)據(jù)最大為251字節(jié)。

T時隙時間?= (1+4+2+251+4+3) x 8 x 1us = 2120us

R時隙時間 = (1+4+2+3) x 8 x 1us = 80us

一個完整傳輸周期時間 T = 2120 + 150 + 80 + 150 = 2500us

那么

可見藍牙4.2的吞吐率較藍牙4.0/4.1提升了163%。

藍牙5數(shù)據(jù)吞吐率

藍牙5的調制速率是1Mbps或2Mbps,即1秒鐘最快可傳輸2M bits。

(1)使用1Mbps調制速率

那么吞吐率就和藍牙4.2一樣。

(2)使用2Mbps調制速率

那么傳輸1bit的時間 T_{bit} = 1s / 2M bits = 0.5 us

T時隙時間 = (1+4+2+251+4+3) x 8 x 0.5us = 1060us

R時隙時間 = (1+4+2+3) x 8 x 0.5us = 40us

一個完整傳輸周期時間 T = 1060?+ 150 + 40?+ 150 = 1400us

那么

可見藍牙5的吞吐率較藍牙4.2提升了78.5%。

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