AD Structure 的有效數(shù)據(jù)部分包含多少個廣播數(shù)據(jù)單元？

今年CES展隨處可見CES is blue and thanks to you，生日快樂，藍牙。

新年伊始，在此祝大家新年快樂。

業(yè)精于勤荒于嬉，行成于思毀于隨...。把這句話分享給大家和自己，18年擼起袖子加油干，幸福都是奮斗出來的。

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前面談完了藍牙5大數(shù)據(jù)傳輸，遠距離傳輸，還剩最后也是很重要的一個特性，藍牙5大廣播包數(shù)據(jù)。

首先我們來科普一下何為藍牙的廣播包，以及它的用途。

藍牙廣播

藍牙從機設備正常工作時會以一定頻率發(fā)送廣播包，告知周圍設備可以來連接自己(connectable)，或者單純發(fā)送廣播數(shù)據(jù)(non-connectable)給到周圍主設備。從機廣播中可能包含設備的相關信息，設備名稱，設備具有的服務uuid 等，SIG有明確規(guī)定。

廣播包類型

廣播包可以拆分為兩種，一種是從機設備的廣播的數(shù)據(jù)，一種是主機設備掃描到從機的廣播包后響應返回給沖擊設備的數(shù)據(jù)。

廣播包 （Advertising Data):設備端主動發(fā)送的周期數(shù)據(jù)。

響應包 （Scan Response):主機主動掃描的情況下， 發(fā)送掃描請求給從機， 從機返回掃描響應數(shù)據(jù)。

廣播數(shù)據(jù)包格

有效數(shù)據(jù)（significant）和無效數(shù)據(jù)（non-significant）兩部分。

有效數(shù)據(jù)部分包含若干個廣播數(shù)據(jù)單元，稱為 AD Structure 。如圖所示，AD Structure 的組成是：

長度 Len ，表示這個 AD Structure 的長度（除去 len本身 1）

類型 AD Type

標記這段廣播數(shù)據(jù)代表什么， 比如設備名， uuid 等。

數(shù)據(jù) AD data

無效數(shù)據(jù)部分廣播包的長度必須是 31 個 byte，如果有效數(shù)據(jù)部分不到 31 自己，剩下的就用 0 補全。這部分的數(shù)據(jù)是無效的。

我們以一個例子說明廣播包和他的作用：

下圖為CC2540 BLE抓包工具抓包的截圖，右邊AdvData內的數(shù)據(jù)即為廣播數(shù)據(jù)，該廣播數(shù)據(jù)由工程師自己設計，最大支持的字節(jié)為31個直接，兩橫條之間Time的差值即為廣播間隔。

通常情況，廣播包的作用如下：

作為可連接設備時，廣播包內帶有產(chǎn)品信息，比如品牌logo，MAC地址等.

作為beacon設備時，可能攜帶傳感器數(shù)據(jù)上報給集中器，可以攜帶beacon編號信息，MAC地址，特殊編碼數(shù)據(jù)。

作為可連接設備的廣播，藍牙4.2和藍牙5.0并無太多差異。

但對應Beacon應用來說，廣播數(shù)據(jù)和可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度就顯得尤為重要。beacon廣播結合Scan端集中器(Broadcaster and Observer)可以用于智能家具節(jié)點數(shù)據(jù)上報，工廠自動化設備數(shù)據(jù)上傳，人員管控，冷鏈物流監(jiān)控，特殊區(qū)域布防等多種應用場景；beacon廣播結合地圖亦可以作為室內導航定位的輔助工具，為室內定位提供良好的解決方案(目前已經(jīng)相繼出現(xiàn)好幾家機場，醫(yī)院，商城實現(xiàn)手機室內導航，其原理即依靠大量布置beacon點和手機地圖匹配，利用手機掃描周圍beacon廣播信息，實現(xiàn)定位與導航，但定位精度存在偏差，不如UWB精度高)。

BLE的低功耗紐扣電池供電特性，小體積，可以和手機互聯(lián)互通，使得beacon在上述應用呈爆發(fā)式增長。但其中會存在一個棘手的問題，31字節(jié)的廣播包太短，每次廣播能攜帶的有效數(shù)據(jù)太少，另外廣播通道太少，只有37,38,39三個通道廣播，可能存在多設備上報數(shù)據(jù)信道的干擾問題。

藍牙5擴展了廣播數(shù)據(jù)的有效載荷，提升了廣播通道數(shù)，為上述應用和新的應用提供了更多技術儲備。下面我們就來看看藍牙5的8x 大廣播包。

藍牙5特性三 【8X 大廣播包】

藍牙4.x協(xié)議規(guī)定藍牙廣播數(shù)據(jù)包每包數(shù)據(jù)最大只支持31字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸，廣播信道限制在37,38,39三個信道。在原有的用于傳輸廣播數(shù)據(jù)的PDU（ADV_IND、ADV_DIRECT_IND、ADV_NONCONN_IND以及ADV_SCAN_IND，稱作legacy PDUs）的基礎上，藍牙5增加了擴展的PDU（ADV_EXT_IND、AUX_ADV_IND、AUX_SYNC_IND以及AUX_CHAIN_IND，稱作extended advertising PDUs)，同時也允許藍牙在除開37,38,39三個通道之外的其他37個信道上發(fā)送長度介于0-255字節(jié)的數(shù)據(jù)。

藍牙5.0把廣播信道抽象為兩類，一種叫主廣播信道(primary advertisement channels)，另一種叫次廣播信道，或者第二廣播信道（Secondary Advertising Packets）。

主廣播信道只工作在37，38，39三個信道，最大廣播字節(jié)為31字節(jié)，廣播的數(shù)據(jù)類型增加了一個ADV_EXT_IND指令，ADV_EXT_IND指令即為告知監(jiān)聽設備，我要廣播大數(shù)據(jù)包廣播了。

ADV_EXT_IND指令包含要在第二類次廣播信道上發(fā)送的內容，第二廣播信道發(fā)送廣播數(shù)據(jù)的信道，物理PHY層，1M PHY，Coded PHY，2M PHY 等。

其示意如下圖所示，首先在主廣播信道廣播ADV_EXT_IND信息，然后利用次廣播信道(0-36 channel)廣播255byte 數(shù)據(jù)。

如果我們有大于255字節(jié)的數(shù)據(jù)需要發(fā)送，藍牙5.0廣播協(xié)議棧中已經(jīng)定義了AUX_CHAIN_IND，用于在第二廣播信道上連續(xù)傳輸255字節(jié)數(shù)據(jù)，這樣我們可以利用它發(fā)送超過255字節(jié)的大數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)。

第二廣播信道（Secondary Advertising Packets）中的 AUX_ADV_IND、以及AUX_CHAIN_IND已經(jīng)介紹，下面再看看AUX_SYNC_IND指令。

AUX_SYNC_IND指令用于大廣播包數(shù)據(jù)的周期發(fā)送，廣播者可隨時修改其廣播數(shù)據(jù)，但其他監(jiān)聽者依然可以監(jiān)聽到其周期性的廣播內容，AUX_SYNC_IND指令包含廣播間隔，調頻序列，廣播數(shù)據(jù)，廣播者MAC地址等信息。

結論:

藍牙4.2的廣播數(shù)據(jù)31字節(jié)，藍牙5.0的廣播數(shù)據(jù)255字節(jié)，提升了8倍之多，由于使用了更多的廣播信道，多個設備上報數(shù)據(jù)的抗信道干擾能力得到提升，另外由于多信道的使用，可以同步廣播多種不同制式的信息，比如同時廣播ibeacon和eddstone。結合藍牙5 long range mode遠距離傳輸模式，藍牙的遠距離beacon可以用在冷鏈物流，gps追蹤器，工業(yè)自動化等在之前距離和數(shù)據(jù)吞吐量受限的場合，藍牙5.0給我們更多創(chuàng)新的可能。