前言

1. 个人邮箱：zhangyixu02@gmail.com
2. 在学习 BLE 过程中，总能听到 “丢包” 一词，但是我查阅资料又发现，有大佬说，ATT所有命令都是“必达”的，不存在所谓的“丢包”。而且我发现，在宣传 BLE 产品时候，从来没有商家宣传过自己丢包率有多低，一般都是宣传的功耗和传输速率。
3. 一顿操作下来，这彻彻底底把我这个菜鸟搞懵逼的了。为了搞明白这其中的概念，我查阅了各种资料，结合个人理解写一下我对 BLE 丢包这一词的概念。
4. 如果有误，请大佬不吝赐教。

丢包的概念

个人认为，对于丢包这一词，我们应当站在不同的层级说不同的话，这样我们就能够真正的理解，为什么有些大佬说ATT所有命令都是“必达”的，不存在所谓的“丢包”。而又有一些大佬说，BLE 怎么可能不丢包。这**两种说法其实并没有错误，只是所站的角度不同
**，因此说出来的话看起来完全对立。

Control 层

丢包理解

1. 在 Control 层是存在丢包行为的，因为电磁干扰、网络带宽不足、信号衰减、设备故障等物理因素导致数据包无法成功传递到对端设备。
2. 因此，当发送数据给对端设备的 150us 后需要收到对端设备的 ACK 回应数据包。如果没有收到对端设备的 ACK，那么就会启动重传机制，一直等到对端设备发回的 ACK 命令，如果等待时间超过了监管超时时间那么就会进行断连。
3. 对端设备在收到数据后，会进行 CRC 校验，确保数据在传输过程中没有因为各种物理因素导致接收到错误信息。

什么是 ACK

1. 这个时候肯定会有人问，ACK 是啥玩意，怎么抓包没有抓取过，难道空包就是 ACK？如果你明白了 BLE LL 层数据包结构，就将会明白所谓的 ACK 是什么了。
2. 首先我们先看一下 LL 层数据包格式，我们重点看 SN 和 NESN 这两位进行重传判断。

• 序列号(SN)：当前主机发送的数据包序列。
• 下一个预期序列号(NFSN)：从机期待收到下一个主机发来的数据包序列号。

3. 现在我们来看看实例进一步理解。

• 主机发送数据报文，SN = 0，NESN = 0
• 从机此时收到数据报文后，期望下一包收到的数据包序列号为 0，因此 NESE = 1。而当前数据包是用于回复主机序列号为 0 的数据包的，因此，SN =0。
• 因为各种原因，一段时间内主机并没有收到从机回复包，因此进行数据重传。
• 从机收到重传数据后，发现 SN 依旧为 0。那么说明主机并没有成功收到上一此从机发送的响应包，因此继续重传上一次数据。
• 主机此时收到从机的响应包了，那么就更新 SN = 1 ，并且期望从机回复该数据包，因此 NESE = 1。
• 从机收到数据包后，更新 SN 和 NESN。

4. 通过上面的例子，我们现在明白了，整个 BLE 的重传机制。那么我们再举几个例子加深理解。
5. 假如，我设置了从机延迟，从机可以忽略主机的数据包，那么整个机制是怎么样的呢？
6. 主机首先发送数据包给从机，从机进行忽略。此时主机继续重发，从机继续忽略。然后主机继续重发，一直重发到从机发送回包时才会开始发下一包其他数据，或者超过监管超时时间，发生断连。
7. 上面这个需要注意一点，从机发送的回报，有可能是空包，也有可能是包含数据的数据包。如下图，主机发送 LL_VERSION_IND，从机回复的却是 LL_FEATURE_RSP。

core 5.3的 2861 页存在这样如下描述。因此，这种 LL 层 PDU 发生碰撞是允许的，整个数据包分析要结合整个数据交互流程才可知道。
Note: Because Link Layer PDUs are not required to be processed in real time, it is possible for the local Controller to have queued but not yet transmitted an LL_LENGTH_REQ PDU when it receives an LL_LENGTH_REQ PDU from the peer device. In this situation each device responds as normal; the resulting collision is harmless.

HOST 层

1. 对于 HOST 层而言，数据包是必达的。因为 Control 层存在 CRC 和重传机制，因此 HOST 层数据只要传递给了 Control 层，只要没有断连，那么数据就一定会正确的传递到对端设备。
2. 我们需要注意的一点是，不是 req 的命令，虽然协议栈底层确保了该命令必达对方，但应用层其实并不知道。而 req 命令会产生回调函数，这会应用层是知道的，从而实现特定的通讯逻辑。但是，这两种命令都会产生回包确保数据必达。

应用层

1. 在 HOST 层，我们知道数据是必达的，那么应用层数据还有讲的必要吗？很显然，是有必要的。因为很多从事应用开发的人会经常说，数据丢包数据丢包。其实，这个并不是丢包，而是你的数据包正确没有完整安全地送达到协议栈射频 FIFO 。这才导致了所谓的丢包。
2. 如果应用层没有及时的处理，资源不足（如内存不足），处理异常，短时间发送太多数据，导致对端设备接收端的缓冲区被填满，新的数据包被丢弃等行为将会导致数据不能成功的存储在射频 FIFO中，因此存在所谓的丢包问题。

总结

1. 通过上面的分析，我们也将能够知道，为什么 BLE 设备厂商从来不宣传丢包率，而是宣传速率的问题了吧。
2. 因为只要你程序写对了，数据完好无损的放入了射频FIFO中，数据就一定会到达对端设备。而空中的丢包，将会以速率的形式体现，因为你空中包丢包次数一多，那么数据就需要多次进行重传，那么最终拖慢传输速率。

参考

1. 低功耗蓝牙ATT/GATT/Profile/Service/Characteristic规格解读
2. 《低功耗蓝牙开发权威指南》7.8.4 确认