本文BLE传输速率指传输图片等应用数据的速率。一般计算的是RX速率。
本文从协议的角度分析影响BLE传输速率的因素有哪些以及如何提高。
1 协议分析
1.1 BLE的物理层
BLE工作频率是2.4GHz，它使用GFSK频率调制，分为40个信道，并使用跳频机制来解决频道拥挤问题。
物理层实现方案 | 符号速率 | 编码方案 | 比特率 | 备注 |
LE 1M Uncoded PHY | 1Msym/s | 无编码 | 1Mb/s | BLE v4系列协议；强制； |
LE 2M Uncoded PHY | 2Msym/s | 无编码 | 2Mb/s | 提高通信速率；可选； |
LE 1M Coded PHY | 1Msym/s | 编码S=2；编码S=8 | 500kb/s；125kb/s | 提高通信距离；可选； |
BLE4只支持第一种，BLE5支持三种。目前大多BLE设备还是使用第一种，第二种第三种需要双方都支持，才能用。
注：这里的比特率指的是模组的发射速率，并不是指BLE的最大传输速率，但它是影响BLE传输速率因素之一。
1.2 数据包格式
为了更好地了解影响应用程序吞吐量的因素，我们必须更深入地了解数据包格式。下图显示了 LE 1M PHY 和 2M PHY 数据包的组成：
我们感兴趣的部分（真正定义应用程序数据的部分）是ATT Payload。 从图中可以看出，蓝牙低功耗中的每一层都使用了许多额外开销字节。
在4.0和4.1中，最大ATT有效载荷为20个字节。
在4.2和5.0中，称为数据长度扩展（DLE）的新功能允许ATT有效载荷最多可容纳244个字节的数据。
1.3 BLE连接传输原理说明
主设备和从设备建立连接之后，所有的数据通信都是在连接事件（Connection Events）中进行的。
下面看BLE连接传输的一个例子，其中每个连接间隔里包含6个主机和6个从机的 Link Layer Packet；如果每个 Link Layer Pakcet 限制最多包含 20 字节用户数据，那么每次 Connection Interval， BLE主机最多可以发送 120 字节用户数据， BLE 从机最多可以发送 120 字节用户数据。
2 影响BLE速率的因素有哪些
1.使用的 PHY（LE 1M 与 LE 2M 与 LE 编码（S=2 或 S=8））
2.数据包开销——并非数据包中的所有字节都用于有效载荷
3.数据长度扩展 (DLE)
4.ATT 最大传输单元 (ATT MTU)
5.数据包占比—连接间隔
6.数据包占比—每个连接间隔的最大数据包数（某些设备有一定限制）
7.帧间隔 (IFS)：数据包之间的时间间隔 (150 us)
8.操作类型：有响应的写入与无响应的写入，指示与通知
这里解释一下第4点，为什么ATT MTU影响，比如ATT_MTU最后client和server协商出来假设是63，那么你发送60字节数据（ATT_payload），L2CAP会将它拆成3包（拆包的原因是因为BLE4.0链路层PDU的限制），最终从空中发出去的包长这样：
1）1字节前导码 + 4字节访问地址 + 2字节链路帧头（其中LLID = 10b，表示这是第一个连续包） + 4字节L2CAP帧头 + 3字节ATT帧头 + 20字节的ATT_payload + 3字节CRC
2）1字节前导码 + 4字节访问地址 + 2字节链路帧头（其中LLID = 01b，表示这是下一包连续包） + 27字节的ATT_payload + 3字节CRC
3）1字节前导码 + 4字节访问地址 + 2字节链路帧头（其中LLID = 01b，表示这是最后一个连续包） + 13字节的ATT_payload + 3字节CRC分包的非第一包不需要L2CAP帧头和ATT帧头，增加了有效载荷。
3 如何提高BLE速率
1.使用2M PHY，需要双方都支持。
2.启用数据长度扩展特性（BLE4.2及以后支持）。
3.尽可能增大ATT_MTU，安卓支持最大512，IOS支持最大185。
4.减少连接间隔。详情如下：
连接间隔的更新决定权在主机，但从机可以发起申请。从机是发送conn_min_interval 、con_max_interval做为请求参数。所以作为从机，减少连接间隔，就是修改这两个参数。
修改方法1：
echo 6 > /sys/kernel/debug/bluetooth/hci0/conn_min_interval
echo 24 > /sys/kernel/debug/bluetooth/hci0/conn_min_interval
时间= 参数*1.25。
修改方法2：修改内核默认值
/linux/net/bluetooth/hci_core.c +3209
5.增大连接事件。
安卓和ios系统限制不一样。
6.修改读写方式，用write cmd代替write request，用notify代替indication。
7.最后检查实际空包中的连接事件与连接间隔。
展示一个空包，连接间隔15ms，交互包几乎占满。
4 理论最大速率的计算
假设采用write without response 、未启动加密（不包含MIC字段）
1.计算一个完整交互数据包的时间：
Packet_time = 传输空包的时间 + IFS + 传输实际数据包的时间 + IFS。
其中传输空包时间 = 空包大小（前导码 + 访问地址 + LL 报头 + CRC） / 原始数据速率 = 10*8字节/1Mbps = 80us
传输实际数据包的时间（ble4.0/4.1） = 1+4+2+4+23+3字节 / 1Mbps = 296us
传输实际数据包的时间（ble4.2） = 1+4+2+4+247+3字节 / 1Mbps = 2088us2.计算应用数据最大速率：
Ble4.1 V= 有效数据/传输时间 = (27*8)bits / (80+150+296+150)us = 312kbps = 39KB/s
Ble4.2 V= 有效数据/传输时间 = (244*8)bits / (80+150+2088+150)us = 772kbps = 96KB/s
Ble5(2M phy) V= 有效数据/传输时间 = (244*8)bits / (44+150+1048+150)us = 1369kbps = 171KB/s
