不同类型的BLE广播事件浅析

# 前言
我相信绝大多数BLE新人在接触BLE时，最先接触到的就是BLE广播；蓝牙联盟自Spec v5.0开始，就对BLE的广播特性做了大量升级并新增了很多相关的特性，其中周期广播就是一个非常有用的功能；倘若对这些特性不了解，那么你很有可能就比别人慢一步挖掘一些新兴的市场；因此，本篇将着重讲解BLE不同类型的广播事件，让大家对BLE广播有一个基本的了解。

# 广播事件类型
在讲解广播事件类型之前，我们先看看什么是广播事件：
## 传统广播事件
所谓传统广播事件，指的是在`37，38，39`三个信道传输单个或者多个广播PDUs，如下图所示：

![](https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2021/10/24/advertising_event_20211024000501051463.png)

细心的读者可能会发现，在`37`,`38`,`39`三个信道发送完成相应的PDU之后，**为什么还会停留一段时间，然后再切换至下一信道？**这是因为需要预留足够的时间用于`连接请求`、`扫描请求`、`扫描响应`、`帧间隔T_IFS(150us)`以及`信道切换的时间`。换句话说，如果在某些事件上不需要上述对应的某些内容，那么这个停留时间就会相应地减少；但是，这停留时间的长短完全是由协议栈去控制的。

## 扩展广播事件
相对于上面的[传统广播事件](#传统广播事件)，扩展广播事件不单单在`37，38，39`这3个传统的广播信道传输，其还在数据通道上传输广播PDUs，如下图所示：

![](https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2021/10/24/extended_adv_event_20211024232829545799.png)

从上图可知，完整的扩展广播事件指的就是从传统广播事件开始，直至辅助广播数据发送完成为止。如果中途有`AUX_CONNECT_REQ`，那么以发出`AUX_CONNECT_RSP`之后为止。同理，因为在`ADV_EXT_IND`之间不允许插入除`帧间隔T_IFS(150us)`和`信道切换的时间`之外的内容，所以发送完成`ADV_EXT_IND`之后，立马切换至下一个信道。

## 周期广播事件
该广播事件与上面的[扩展广播事件](#扩展广播事件)类似，但是它不是从传统广播事件开始的，详情如下图所示：

![](https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2021/10/24/period_adv_event_20211024235534428787.png)

显然，周期广播事件指的是从辅助同步数据开始，直至所有的辅助数据发送完成为止。同理，如果中途有`AUX_CONNECT_REQ`，那么以发出`AUX_CONNECT_RSP`之后为止。

**注意：其中上图中的T_MAFS最小值为300us**。

------------

在了解了什么是广播事件之后，接下来我们看看广播事件的类型有哪几种：
- 可连接
	**表示可以响应连接请求**
- 不可连接
	**表示不响应连接请求**
- 可扫描
	**表示可以响应扫描请求**
- 不可扫描
	**表示不响应扫描请求**
- 定向
	**表示只响应指定设备的请求**
- 非定向
	**表示可以响应任意设备的请求**

只有读者理解了上述的单个广播事件类型的含义之后，才能更好地明白它们两两组合所组成下述不同的广播事件的作用：
## 可连接可扫描非定向广播事件（connectable and scannable undirected event）
有了上述单个广播事件类型的概念之后，该广播事件的功能就好理解了，即该事件即可以响应发起者的连接请求，同时也支持响应扫描者的扫描请求；前者用于建立连接，后者则用于向扫描者提供更多关于广播者的消息，这也是我们日常使用最多的一种广播事件。
## 可连接不可扫描非定向广播事件（connectable undirected event）
该广播事件表示只响应发起者的连接请求，对于任何扫描者的扫描请求都忽略，但是该事件仅用于**扩展广播**。
## 可连接不可扫描定向广播事件（connectable directed event）
该广播事件不同的地方在于，其只响应被广播者寻址的发起者的连接请求，而且忽略任何扫描者的扫描请求，通常与高占空比的方式搭配使用，用于重连。**仅该广播事件的ADV_DIRECT_IND PDU类型可以支持高占空比和低占空比两种模式**：
- 高占空比

其意思就是说，在相同的广播信道上发送的两个连续的ADV_DIRECT_IND PDU之间的时间间隔要少于等于3.75ms；
  ![](https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2021/12/05/high_duty_cycle_connectable_directed_advertising_20211205171259338937.png)
  
  常用于链路层的快速重连的场景。
- 低占空比

同理，其表示在一个广播事件内两个连续的ADV_DIRECT_IND PDU之间的时间间隔要少于等于10ms；
  ![](https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2021/12/05/low_duty_cycle_connectable_directed_advertising_20211205171243959592.png)
  
  其常用于需要与特定设备重新连接，但时间不重要或不知道中央设备是否在范围内的情况。
  
## 不可连接不可扫描非定向广播事件（non-connectable and non-scannable undirected event）
该广播事件既不响应发起者的连接请求，也不响应扫描者的扫描请求；也就是说其在链接层不做任何的监听，常用于Beacon相关的应用场景。
## 不可连接不可扫描定向广播事件（non-connectable and non-scannable directed event）
该广播事件跟上述的**不可连接不可扫描非定向广播事件**的功能基本是一样的，只不过该事件其仅用于**扩展广播**，用于暗示该广播数据是给指定的扫描者。
## 不可连接可扫描非定向广播事件（scannable undirected event）
该广播事件表示其仅响应扫描者的扫描请求，但是忽略任何发起者的连接请求。
## 不可连接可扫描定向广播事件（scannable directed event）
该广播事件表示其仅响应广播者所寻址的扫描者的扫描请求，忽略任何发起者的连接请求，但是其仅用于**扩展广播**。

# 总结
介绍完上述不同类型的广播事件之后，敏感的读者可以会觉察到，并不是所有类型的PDU都适用于这些广播事件，换句说有的广播事件仅支持特定类型的PDU，接下来让我们看看它们之间的关系（**为保证原汁原味，这里就不翻译成中文**）：

<table>
<thead>
  <tr>
    <th colspan="2"></th>
    <th colspan="4">Allowable response PDUs</th>
  </tr>
</thead>
<tbody>
  <tr>
    <td>Advertising Event Type</td>
    <td>Type of PDU being responded to</td>
    <td>SCAN_REQ</td>
    <td>CONNECT_IND</td>
    <td>AUX_SCAN_REQ</td>
    <td>AUX_CONNECT_REQ</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>Connectable and Scannable Undirected event</td>
    <td>ADV_IND</td>
    <td>YES</td>
    <td>YES</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td rowspan="2">Connectable Undirected event</td>
    <td>ADV_EXT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>AUX_ADV_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>YES</td>
  </tr>
  <tr>
    <td rowspan="3">Connectable Directed event</td>
    <td>ADV_DIRECT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>YES</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>ADV_EXT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>AUX_ADV_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>YES</td>
  </tr>
  <tr>
    <td rowspan="3">Non-Connectable and Non-Scannable Undirected event</td>
    <td>ADV_NONCONN_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>ADV_EXT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>AUX_ADV_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td rowspan="2">Non-Connectable and Non-Scannable Directed event</td>
    <td>ADV_EXT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>AUX_ADV_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td rowspan="3">Scannable Undirected event</td>
    <td>ADV_SCAN_IND</td>
    <td>YES</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>ADV_EXT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>AUX_ADV_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>YES</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td rowspan="2">Scannable Directed event</td>
    <td>ADV_EXT_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>AUX_ADV_IND</td>
    <td>NO</td>
    <td>NO</td>
    <td>YES</td>
    <td>NO</td>
  </tr>
</tbody>
</table>

其中，**SCAN_REQ** 和 **CONNECT_IND** 不支持**CODED PHY**；此外针对扩展广播，还引入了一个非常重要的概念，即`AdvMode`：
<table style="undefined;table-layout: fixed; width: 324px">
<colgroup>
<col style="width: 89px">
<col style="width: 119px">
<col style="width: 116px">
</colgroup>
<thead>
  <tr>
    <th>Value</th>
    <th colspan="2">Mode</th>
  </tr>
</thead>
<tbody>
  <tr>
    <td>0b00</td>
    <td>Non-connectable</td>
    <td>Non-scannable</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>0b01</td>
    <td>Connectable</td>
    <td>Non-scannable</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>0b10</td>
    <td>Non-connectable</td>
    <td>Scannable</td>
  </tr>
  <tr>
    <td>0b11</td>
    <td colspan="2">Reserved for future use</td>
  </tr>
</tbody>
</table>

从上表可知，不同的PDU类型对应着不同的广播事件类型；但是，缺少一部分新增类型的PDU对应的广播事件类型，所以下表描述了全部新增类型的PDU所对应的广播事件类型：
- ADV_EXT_IND
<img src="https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2022/02/28/2022-02-28_144437_825693.png" width = "500" height = "" alt="" align=center />
<img src="https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2022/02/28/2022-02-28_140628_354212.png" width = "500" height = "" alt="" align=center />

- AUX_ADV_IND
<img src="https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2022/02/28/2022-02-28_140728_364559.png" width = "500" height = "" alt="" align=center />
<img src="https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2022/02/28/2022-02-28_140850_761400.png" width = "500" height = "" alt="" align=center />

- AUX_SYNC_IND
<img src="https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2022/02/28/2022-02-28_140953_182932.png" width = "500" height = "" alt="" align=center />

- AUX_CHAIN_IND
<img src="https://docdisk.wireless-tech.cn/img/2022/02/28/2022-02-28_141048_806610.png" width = "500" height = "" alt="" align=center />

> **M** 强制要求.
**O** 可选.
**X** 保留用于以后使用.
**C1** LE 1M PHY时，可选，LE Coded PHY时，保留用于以后使用.
**C2** 如果对应的字段在ADV_EXT_IND PDU中不存在，则强制要求；否则保留用于以后使用. 
**C3** 对应的字段存于在该PDU的上一级PDU中，则强制要求；否则保留用于以后使用.
**C4** 如果对应的字段在ADV_EXT_IND PDU中不存在，则可选；否则保留用于以后使用.
**C5** 对应的字段存于在该PDU的上一级PDU中，则可选，否则保留用于以后使用.

至此，小编相信读者们应该对不同的BLE广播事件类型，已经完全了解了。