4.8. BLE传输的影响因素及测速结果

概述使用demo_ble进行设备收发数据测速

4.8.1. 操作说明

1. 在手机端安装BLE测速工具[JL_RSSI_Test-V1.2.0-tool-debug.apk](SDK中sdk_tools目录下工具)
1. 在app_config.h文件中，使能以下宏

#define TCFG_USER_BLE_ENABLE                      1     //BLE功能使能
#define TRANS_DATA_EN                             1     //从机 传输数据

1. 在 le_trans_data.c 文件中，使能以下宏

#define TEST_SEND_DATA_RATE          1  //测试上行发送数据
#define TEST_TRANS_CHANNEL_DATA      1  /*测试记录接收数据速度*/

1. 编译工程，烧录镜像，复位启动
1. 如下图进行手机app端操作：（所需点击的按钮均在图中标注）

（1）在手机端运行 BLE 测速工具 APP，选择扫描界面中要连接的设备

（2）点击连接以后会跳转到参数设置界面，可以设置MTU大小（23-517），设置PHY，查看连接参数，修改主机端连接参数

（3）选择服务列表uuid：00ae30-0000-1000-8000-00805f9b34fb

（4）选择uuid：0XAE01，点击右侧盘装指针图案查看设备接收测速数据

（5）选择uuid：0XAE02，打开notify（点击三个向下箭头）之后value会自动更改为enable,点击最右测的盘状指针图案查看设备发送测速数据

4.8.2. ble传输要素说明

1. BLE传输带宽主要跟两个要素有关：通信周期和每个通信点可传输的数据量

（1）通信周期：安卓手机一般可支持到10ms，苹果一般可支持到15ms

（2）每个通信点可传输的数据量：就是指每包的长度以及可以传多少包

1. BLE理论带宽传输计算如下

（1）按15毫秒通信周期，每次基本通信能发4包（发包个数取决于主机）

（2）若PDU长为27，即payload长是 20 byte，那传输速度是 (1000/15)204 约= 5K byte 速度

（3）若PDU长为251，即payload长是 244 byte，那传输速度是 (1000/15)2444 约= 63K byte 速度（要双方同时支持DLE和2M属性）

4.8.3. ble传输速率影响的参数及功能

1. 改大本地ATT协议MTU的大小和应用层cbuf的大小
注意：实际使用的ATT_MTU大小，一般由主机进行与从机协商交换，取两者较小作为传输ATT_MTU大小，协商交换后可看打印”ATT MTU = xxx”
传输速率与设备端设置的ATT_MTU大小与下列第四点中使用DLE配置中config_btctler_le_acl_packet_length长度配置也有关系，并不是ATT_MTU越大速率越快，测速时设备端设置最大517是因为测速软件在主机端可进行MTU修改设置
传输速率与设备设置的ATT_MTU大小与下列第三点设置能收发到的最大包数有关，每包的ATT_MTU越大，每次通信能收发的实际包数可能越少

//ATT的包长,    note: 20 <=need >= MTU
#define ATT_LOCAL_MTU_SIZE    (517)
/*本地MTU的长度，范围range:23~517,会通过接口ble_vendor_set_default_att_mtu配置*/
//ATT缓存的buffer大小,  note: need >= 20,可修改
#define ATT_SEND_CBUF_SIZE  (ATT_LOCAL_MTU_SIZE*5)
/*cbuf是contoller发包的二级缓存*/

/*一般情况是client端主动发起MTU交换；但如果client没发起，server角色也可以使用接口发起MTU交换(ble_api.h)*/
void att_server_set_exchange_mtu(u16 con_handle);

2.调整连接参数。改小蓝牙的通信周期interval的值，最小周期是7.5 ms。从机只请求，通信周期由主机决定。客户可以根据实际需求来修改连接参数、interval越小、功耗越高、BLE通信速度越快；latency越小、功耗越高、BLE通信速度越快。BLE连接参数是主机和从机通过协商的方式确定的。trans_connection_param_table数组中每一行代表一组连接参数分别代表interval_min、interval_max、latency、timeout。连接以后主机会拿从机中第一组连接参数，如果主机不支持改参数会自动拿第二组、如果三组都不支持则连接参数由手机确定。
注意：传输速率有关连接周期与每次通信最多收发数据包个数有关。
发送时当连接周期过短，每次通信发送数据包未达到设置最大发送包数，增加连接周期，可发包数越多，速率越快，当连接周期过大，已达到最大发送包数，传输速率开始下降。
接收时当达到最大接收包数时，连接周期越短，单位时间内通信次数越多，速率越快。

（1）主从对传最小到6 slots(7.5ms)

（2）安卓最小到9 slots（11.25ms），不排除有些手机不支持9 slots

（3）苹果最小到12 slots（15ms）

struct conn_update_param_t {
    u16 interval_min;  //连接周期范围最小值(unit:1.25ms)
    u16 interval_max;  //连接周期范围最大值(unit:1.25ms)
    u16 latency;       //忽略通信次数(unit: interval)
    u16 timeout;       //(unit:10ms)
};

static const struct conn_update_param_t trans_connection_param_table[] = {
    {6, 9, 0, 400},  /*Android请求的连接参数*/
    {6, 12, 0, 400}, /*ios请求的连接参数*/
    {16, 24, 0, 400},/*ios请求的连接参数*/
};

/*客户可以根据实际需求来修改连接参数、interval越小、功耗越高、BLE通信速度越快；latency越小、功耗越高、BLE通信速度越快。*/
/*功耗优先*/
static const struct conn_update_param_t trans_connection_param_table[] = {
    {60, 80, 19, 2000},
    {40, 60, 19, 2000},
    {20, 40, 19, 1500},
}；

/*兼容性优先*/
static const struct conn_update_param_t trans_connection_param_table[] = {
    {16, 24, 10, 600},
    {12, 28, 10, 600},
    {8,  20, 10, 600},
};

/*性能优先*/
static const struct conn_update_param_t trans_connection_param_table[] = {
    {6,  10, 0, 100},
    {10, 14, 0, 100},
    {14, 20, 0, 100},
};

1. 修改每次通信最多收发数据包的个数，contoller的一级缓存。（建议<=10，能收发多少包最终由主机决定），当连接周期变长时，可发的包数越多，传输速率越大，当连接周期过长，收发包已达到设置最大数，传输速率会下降

const int config_btctler_le_rx_nums =10; /*空中1次通信可接收最多的数据包个数*/
const int config_btctler_le_acl_total_nums =10; /*空中1次通信可发送最多的数据包个数*/

1. 开启 Data Length Extension supported (LE_DATA_PACKET_LENGTH_EXTENSION)，简称DLE ，ACL层的每个数据包PDU的长度可配置范围 27~251 bytes（主机要支持蓝牙v4.2或以上版本）

/*蓝牙版本features*/
const uint64_t config_btctler_le_feature =  LE_ENCRYPTION|LE_DATA_PACKET_LENGTH_EXTENSION;
const int config_btctler_le_acl_packet_length = 251;/*数据包payload长度，range:27~251*/

/*主从机都可以发起DLE请求交换，一般是主机发起，可调用接口*/
int ble_comm_set_connection_data_length(u16 conn_handle, u16 tx_octets, u16 tx_time)
ble_comm_set_connection_data_length（conn_handle,config_btctler_le_acl_packet_length ,2120）；

注意：如果从设备支持DLE特性，一般手机可用的ATT MTU大小也会跟着变大。另外ATT_LOCAL_MTU_SIZE 和 config_btctler_le_acl_packet_length的配置关系，ATT层 MTU_SIZE 对应配置ATT_LOCAL_MTU_SIZE空中包PDU长度对应配置 config_btctler_le_acl_packet_length

（1）ATT_LOCAL_MTU_SIZE 是配置ATT协议的最大包长，配置范围 23~517，实在应用最大的有效数据长度 PAYLOAD_SIZE = ATT_LOCAL_MTU_SIZE -3。

（2）config_btctler_le_acl_packet_length 是配置空中包的PDU长度，配置范围 27~251。

（3）ATT_LOCAL_MTU_SIZE 配置不受 config_btctler_le_acl_packet_length 配置影响。如果 ATT_LOCAL_MTU_SIZE > （config_btctler_le_acl_packet_length-4）;ATT层传输过程就会根据（config_btctler_le_acl_packet_length-4）的值来对ATT的包做拆包和组包的动作。

（4）改大 config_btctler_le_acl_packet_length 会提升空中传输包长，减少拆包和组包的耗时。理想状态是ATT_LOCAL_MTU_SIZE 是（config_btctler_le_acl_packet_length-4）的倍数关系，这样在发送最大payload数据的时候，效率就会最高，耗时较少。

1. 开启2M包的支持，提升物理传输速率，配置feature属性LE_2M_PHY（主机要支持蓝牙v5.0或以上版本）

/*蓝牙版本features*/
const uint64_t config_btctler_le_features = LE_ENCRYPTION|LE_2M_PHY ;

/*主从机都可以发起2M包请求交换，一般是主机发起，可调用接口*/
int ble_comm_set_connection_data_phy(u16 conn_handle, u8 tx_phy, u8 rx_phy, u16 phy_options);
ble_comm_set_connection_data_phy(conn_handle,CONN_SET_2M_PHY,CONN_SET_2M_PHY,CONN_SET_PHY_OPTIONS_NONE);

1. 可同时使用修改点4使用DLE和修改点5开启2M包支持，在config_btctler_le_features或上相应参数开启，DLE和2M包一般主机蓝牙版本支持都会进行主动发起

4.8.4. 设备ble发送测速结果

1. 依照上一部分”ble传输速率影响的参数及功能”所给出的设置对SDK进行修改

/*1.设置ATT_SIZE*/
#define ATT_LOCAL_MTU_SIZE    (517)
#define ATT_SEND_CBUF_SIZE  (ATT_LOCAL_MTU_SIZE*5)

/*2.设置连接参数*/
static const struct conn_update_param_t trans_connection_param_table[] = {
    {6, 10, 0, 100},
    {10, 14, 0, 100}，
    {14, 20, 0, 100}，
    //{16, 24, 10, 600}，
    //{60, 80, 19, 2000}，
};

/*3.设置每次通信最多收发数据包个数*/
const int config_btctler_le_rx_nums =10; /*空中1次通信可接收最多的数据包个数*/
const int config_btctler_le_acl_total_nums =10; /*空中1次通信可发送最多的数据包个数*/

/*4&5.开启DLE和2M包支持*/
const uint64_t config_btctler_le_feature =  LE_ENCRYPTION | LE_DATA_PACKET_LENGTH_EXTENSION | LE_2M_PHY;
const int config_btctler_le_acl_packet_length = 251;/*数据包payload长度，range:27~251*/

1. 主机（手机端）操作修改

（1）设置MTU_SIZE

（2）PHY设置成支持1M包或2M包测试（主机即手机要支持蓝牙v5.0）

1. 测速结果

（1）以调整连接周期时间支持1M包进行测速结果：

（2）以调整连接周期时间支持2M包进行测速结果：

说明：当连接周期变长，在达到可发送最大包数之前，可发送的包数越多，速率越快

（3）以调整ATT_MTU支持1M包进行测速结果：

（4）以调整ATT_MTU支持2M包进行测速结果：

（5）以上数据仅供参考，可根据需要对于影响因素”ble传输速率影响的参数及功能”中五个点进行调整测试所需速度，使用测速软件的手机不同、距离信号强度和干扰信号等也会带来测速差异

4.8.5. 设备ble接收测速结果

1. 依照上一部分”ble传输速率影响的参数及功能”所给出的设置对SDK进行修改

/*1.设置ATT_SIZE*/
#define ATT_LOCAL_MTU_SIZE    (517)
#define ATT_SEND_CBUF_SIZE  (ATT_LOCAL_MTU_SIZE*5)

/*2.设置连接参数*/
static const struct conn_update_param_t trans_connection_param_table[] = {
    {6, 10, 0, 100},
    {10, 14, 0, 100}，
    {14, 20, 0, 100}，
    //{16, 24, 10, 600}，
    //{60, 80, 19, 2000}，
};

/*3.设置每次通信最多收发数据包个数*/
const int config_btctler_le_rx_nums =10; /*空中1次通信可接收最多的数据包个数*/
const int config_btctler_le_acl_total_nums =10; /*空中1次通信可发送最多的数据包个数*/

/*4&5.开启DLE和2M包支持*/
const uint64_t config_btctler_le_feature =  LE_ENCRYPTION | LE_DATA_PACKET_LENGTH_EXTENSION | LE_2M_PHY;
const int config_btctler_le_acl_packet_length = 251;/*数据包payload长度，range:27~251*/