藍牙BLE的最大特點就是低功耗，而低速率和簡單的交互協議是降低功耗的重要組成部分。因此BLE一般應用於低速率的近場控制和數據交互，如智能家電、運動手環等等，小數量的控制和交互對傳輸速度沒有要求，每秒1K字節就可以了，有時爲了功耗可能會更低。但在某些場景下，可能要求BLE儘可能提高傳輸速率，如無線空中升級OTA、無線對講語音傳輸等等。接下來，我們來分析如何提高BLE的速率來滿足需求，並探討BLE連接的穩定性。
一、BLE數據包分析
BLE包的結構是：
preamble（1 Byte）+ AccessAddress（4 Bytes）+ PDU + CRC（3 Bytes）
1）preamble = 10101010 or 01010101
2）Access Address = 0x8e89bedd6
3）連接以後的數據傳輸的PDU是：Header（2 Bytes）+ Payload （27 Bytes max）+MIC（4bytes），所以傳輸一個包的 最大長度是1+4+33+3=41字節，有效數據最大是27字節。
二、自定義characteristic的最大長度
從上面分析可見，通過WRITE或者NOTIFY characteristic發送一個包的最大長度是27字節。但是這個27字節指的是BLE底層的協議包格式。對於profile層的characteristic，其最大的長度是20字節，也即是每個包最大的長度是20字節。
這是因爲profile所用的characteristic處於GATT協議層，而GATT到ATT層需要增加一個字節的op code，兩個自己的attribute handle。然後ATT到L2CAP適配層需要增加4個字節的L2CAP頭。所以從GATT到底層需要封裝7個字節的額外協議數據，因此GATT層最大是20字節。
其實，按照藍牙BLE的協議，L2CAP協議層自動對數據包進行拆包和封裝，理論上是支持ATT/GATT層更大的數據包的。但一般SDK默認ATT_MTU=23，這樣L2CAP的工作會變得很簡單，事實上，BLE的應用場景也不需要定義太長的數據包，20個字節足夠了。
三、BLE的傳輸速率分析
根據藍牙BLE協議， 物理層physical layer的傳輸速率是1Mbps，相當於每秒125K字節。事實上，其只是基準傳輸速率，協議規定BLE不能連續不斷地傳輸數據包，否則就不能稱爲低功耗藍牙了。連續傳輸自然會帶來高功耗。所以，藍牙的最高傳輸速率並不由物理層的工作頻率決定的。
在實際的操作過程中，如果主機連線不斷地發送數據包，要麼丟包嚴重要麼連接出現異常而斷開。
在BLE裏面，傳輸速度受其連接參數所影響。連接參數定義如下：
1）連接間隔。藍牙基帶是跳頻工作的，主機和從機會商定多長時間進行跳頻連接，連接上才能進行數據傳輸。這個連接和廣播狀態和連接狀態的連接不是一樣的意思。主機在從機廣播時進行連接是應用層的主動軟件行爲。而跳頻過程中的連接是藍牙基帶協議的規定，完全由硬件控制，對應用層透明。明顯，如果這個連接間隔時間越短，那麼傳輸的速度就增大。連接上傳完數據後，藍牙基帶即進入休眠狀態，保證低功耗。其是1.25毫秒一個單位。
2）連接延遲。其是爲了低功耗考慮，允許從機在跳頻過程中不理會主機的跳頻指令，繼續睡眠一段時間。而主機不能因爲從機睡眠而認爲其斷開連接了。其是1.25毫秒一個單位。明顯，這個數值越小，傳輸速度也高。
藍牙BLE協議規定連接參數最小是5，即7.25毫秒；而android手機規定連接參數最小是8，即10毫秒。Ios規定是16，即20毫秒。
連接參數完全由主機決定，但從機可以發出更新參數申請，主機可以接受也可以拒絕。Android手機一部接受，而ios比較嚴格，拒絕的概率比較高。
一般場景，連接參數設置16，即20毫秒，一般的傳輸速率是50* 20 = 1000字節/每秒。如果每個連接事件傳輸更多的包，可以獲得更高的傳輸速率。
四、BLE高速傳輸的應用場景和技術實踐
降低連接間隔，提高每個連接事件的發包數能夠顯著地提高速率，但是兩者往往是矛盾的。因爲一個連接事件的傳送時間總是有限的。從實踐來看，BLE的傳輸速率不僅跟連接參數有關，還跟CPU的處理能力有關[CC2541的51核要比DA14580的M0遜色不少]。此外還要對發送和接收流程進行優化處理，這個非常重要。需要注意的是，高速率也會帶來穩定性問題，需要優化profile的數據交互場景和一些參數。
高速率傳輸會帶來更高的功耗，但是這個功耗應該是遠比經典藍牙的功耗低的。語音傳輸以往一般使用經典藍牙芯片，功耗一般在毫安級別。便攜式電子產品對功耗要求很高，對於單純的語音對講場景來說，BLE是可以滿足需求的。語音使用8K採樣率，16位量化，一秒即是16K字節/每秒。如果使用ADPCM編碼壓縮，可以壓縮四分之一，即4K字節每秒。對於BLE來說，這個速度是完全可以達到的。如果是8bit量化，不壓縮也是8K字節每秒。TI官方宣稱CC2541的最大的傳輸速率是5.9K字節每秒。而DA14580則可以達到8K字節/每秒的速率。嵌入式企鵝圈基於目前最低功耗藍牙單芯片DA14580已經demo通過，距離超過10米，穩定性也有保證。