?BLE協(xié)議之物理層淺析?

上文，通過對(duì)藍(lán)牙協(xié)議框架進(jìn)行整體了解，其包含BR/EDR((Basic Rate / Enhanced Data Rate))、AMP(Alternate MAC/PHYs)、LE(Low Energy)三種技術(shù)，下面我們將BLE部分單獨(dú)抽離出來，單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行研究。

BLE的協(xié)議可分為Bluetooth Application和Bluetooth Core兩大部分，而Bluetooth Core又包含BLE Controller和BLE Host兩部分。

我們先從Physical Layer開始分析

任何一個(gè)通信系統(tǒng)，首先要確定的就是通信介質(zhì)（物理通道，Physical Channel）BLE也不例外。在BLE協(xié)議中，“通信介質(zhì)”的定義是由Physical Layer負(fù)責(zé)。

Physical Layer是這樣描述BLE的通信介質(zhì)的：

• BLE屬于無線通信，則其通信介質(zhì)是一定頻率范圍下的頻帶資源（Frequency Band）

• BLE的市場(chǎng)定位是個(gè)體和民用，因此使用免費(fèi)的ISM頻段（頻率范圍是2.400-2.4835 GHz）

• 為了同時(shí)支持多個(gè)設(shè)備，將整個(gè)頻帶分為40份，每份的帶寬為2MHz，稱作RF Channel。

經(jīng)過上面的定義之后，BLE的物理通道已經(jīng)出來了，即“頻點(diǎn)分別是‘f=2402+k*2 MHz, k=0, … ,39’，帶寬為2MHz”的40個(gè)RF Channel。

40個(gè)Physical Channel物理通道進(jìn)行劃分，分別劃分為3個(gè)廣播通道advertising channel，和37個(gè)Data Channel數(shù)據(jù)通道。

對(duì)于數(shù)據(jù)量少，發(fā)送不頻繁，時(shí)延不敏感的場(chǎng)景，使用廣播通道通信。

例如一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)（如溫度傳感器），需要定時(shí)（如1s）向處理中心發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)（如溫度）。

針對(duì)這種場(chǎng)景，BLE的Link Layer采取了一種比較懶的處理方式----廣播通信：

對(duì)于數(shù)據(jù)量大，發(fā)送頻率高，時(shí)延較敏感的場(chǎng)景，使用數(shù)據(jù)通道。

BLE為這種場(chǎng)景里面的通信雙方建立單獨(dú)的通道（data channel）。這就是連接（connection）的過程。

同時(shí)，為了增加信道容量，增大抗干擾能力，連接不會(huì)長(zhǎng)期使用一個(gè)固定的Physical Channel，而是在多個(gè)通道（如37個(gè)）之間隨機(jī)但有規(guī)律的切換，這就是BLE的跳頻（Hopping）技術(shù)。

對(duì)物理層的了解先止步于此，再往下面深入分析，意義不大。我們把重點(diǎn)放在BLE的Link Layer