11.3. 無線電與連結層

從 Python 的角度來看，BLE 堆疊的最底兩層幾乎完全是自動運作的——無線電晶片以及 MicroPython 在其上執行的各層，會處理從挑選頻道到重傳遺失封包的一切事務。它們所做的選擇中，仍有三項會透出到面向使用者的 API：功率、範圍與吞吐量。

11.3.1. 無線電

BLE 使用與 Wi-Fi、微波爐及大多數其他短距離無線裝置相同的 2.4 GHz 工業、科學與醫療（ISM）頻帶。該頻帶被劃分為 40 個寬 2 MHz 的頻道。

• 40 個頻道中有 三個 保留供 廣播 使用——這是向任何收聽者宣告裝置存在的短促廣播。它們在頻帶上彼此分散，使得收聽者能迅速掃過全部三個，並使任一頻道上的干擾不太可能讓裝置完全失聯。

• 三十七個 是 資料 頻道。一旦兩個裝置連線，便會在這些頻道上交換封包，依照雙方在連線時議定的偽隨機序列在它們之間跳頻。自適應跳頻 讓任一方都能將某個頻道標記為不良（嚴重的 Wi-Fi 干擾、微波爐、鄰近的 BLE 網路），使序列跳過它。

2.4 GHz 頻帶上的 40 個 BLE 頻道。三個用於廣播，其餘的則在開放連線上承載流量。

無線電傳送短促的封包——最長不過幾毫秒——並在其間休眠。那段休眠正是使這項技術 低能耗 的關鍵。典型的 BLE 周邊端實際傳送的時間遠低於其運作時間的百分之一；其餘時間裡，無線電都在排定的事件之間關閉電源。

11.3.2. 連結層

連結層是 BLE 中與另一裝置上對應部分溝通的最小單位。它處理四項工作。

• 封包訊框化。 每個封包都帶有一個短標頭（頻道存取位址、封包長度、控制位元）、一個酬載，以及一個 CRC。接收端會檢查 CRC 並丟棄任何損毀的內容。

• 定址。 每個 BLE 裝置都有一個 48 位元的 裝置位址，用以在無線電上標識它。有些是 公開的——製造商指派的硬體識別碼，可永久追溯。有些則是 隨機的——在裝置上產生、定期輪替，並可選擇性地加密，使竊聽者無法將兩次傳輸連結到同一台實體硬體。位址在 廣告與掃描 中會再次出現。

• 連線排程。 一旦兩個裝置連線，連結層便會在跳頻序列上排定週期性的無線電事件——彼此相隔一個固定的 連線間隔——並將上層 GATT 層所佇列的任何資料打包進每一個事件中。雙方在事件之間都回到休眠狀態。連線間隔是應用程式可以請求的一個調節旋鈕（參見 連線）。

• 可靠性。 連線上的每個封包都會由對方確認。連結層會重傳任何未獲回應的內容，因此上層看到的是一個有序、無遺失的位元組串流。與網路那一側的 UDP -- 送出封包，聽天由命 不同，BLE 在正常使用下並沒有一個獨立的不可靠模式——開放連線上的每個封包都會被重試，直到送達或連結被宣告遺失為止。

連結層也是在一對裝置於配對期間議定金鑰之後 加密 運作之處（參見 配對與綁定）。加密連結上的每個封包在上層看到它之前，都會在接收端先行解密。

11.3.3. 相機與對端共享的內容

兩端的無線電在連線時會就一小組支配整個對話的參數達成協議：

• 連線間隔——雙方多久醒來交換一次封包，範圍從 7.5 ms 到 4 s。

• 周邊端延遲——若周邊端無話可說，它可以跳過多少個連續間隔以節省電力。

• 監督逾時——當對方靜默時，任一方在宣告連結遺失前要等待多久。

• MTU——任一方會交付給 GATT 的最大單一封包（預設為 23 個位元組，可協商提高）。

無線電與連結層共同負責將可靠、有序的封包從一個裝置送到另一個裝置，同時盡可能讓兩端的無線電保持關閉。其上的每一層都可以彷彿兩個端點之間存在一條乾淨、私密的位元組通道般地運作。

11.3.4. Python 對這一切看到的內容

幾乎什麼都看不到。bluetooth 與 aioble API 不會公開頻道、跳頻序列、封包 CRC 或重傳計時器；那些全都在 BLE 連接埠與無線電內部處理。確實 會透出的部分，是連線時協商所公開的那些——連線間隔、MTU、位址類型。