HarmonyOS鸿蒙Next中如何解决存在较大量的蓝牙设备时，低功耗蓝牙连接效率低问题

HarmonyOS鸿蒙Next中如何解决存在较大量的蓝牙设备时，低功耗蓝牙连接效率低问题

【问题现象】

存在较大量的蓝牙设备时（车库场景），低功耗蓝牙连接效率低问题。

【背景知识】

低功耗蓝牙是从蓝牙4.0起支持的协议，与经典蓝牙相比，功耗极低、传输速度更快，但传输数据量较小。常用在对续航要求较高且只需小数据量传输的各种智能电子产品中，比如智能穿戴设备、智能家电、传感器等，应用场景广泛。

低功耗蓝牙建链原理如下：

  1. client A（如手机）连接蓝牙设备B之前，设备B（Advertise）需要先进行广播，每隔一定周期发送一次广播，A设备接收到周边设备B的广播信号时，发送一个扫描请求包（SCAS_REQ），如果B设备可以被扫描，并接收扫描请求包之后，向扫描请求包的发送方返回一个SCAN_RSP包，然后进行接下来的Connect 连接和数据传输 （如下图）：

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  2. 当存在大量蓝牙设备时，广播信道中会充斥大量的SCAN_REQ报文，并且会占据空口资源；扫描端使用ScanFilter过滤参数，A设备（扫描端）的链路层只处理位于过滤参数白名单中的设备的广播数据，减少SCAN_REQ报文的发送，减少空口压力，同时减少设备A内部控制器和主机间的交互通信，降低芯片功耗，提高链接效率。

【解决方案】

在BLE扫描距离范围内扫描时，可以通过扫描过滤参数ScanFilter来过滤出目标设备，如设备的随机Mac地址、设备名称、serviceUUID等，可以快速找到目标设备。如果已经连接过，可以将随机Mac地址或deviceName保存起来，下次可以直接用保存的信息去过滤扫描。

请注意该随机Mac在如下情况会改变：已配对设备取消配对后重新扫描或蓝牙服务下电时，该随机地址会变更，其他情况是不会改变的（参考文档）。

示例，使用serviceUuid发起连接的代码：

import { AsyncCallback, BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
function onReceiveEvent(data: Array<ble.ScanResult>) {
    console.info('BLE scan device find result = '+ JSON.stringify(data));
}
try {
    ble.on("BLEDeviceFind", onReceiveEvent);
    let scanFilter: ble.ScanFilter = {
            deviceId:"XX:XX:XX:XX:XX:XX",
            name:"test",
            serviceUuid:"00001888-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
        };
    let scanOptions: ble.ScanOptions = {
    interval: 500,
    dutyMode: ble.ScanDuty.SCAN_MODE_LOW_POWER,
    matchMode: ble.MatchMode.MATCH_MODE_AGGRESSIVE
    }
    ble.startBLEScan([scanFilter],scanOptions);
} catch (err) {
    console.error('errCode: ' + (err as BusinessError).code + ', errMessage: ' + (err as BusinessError).message);
}

【总结】

  1. 低功耗蓝牙建连过程，对端BLE设备发广播的强度，本端设备和对端BLE设备的距离都可能造成蓝牙连接失败，需要保持在链接范围内。
  2. 首次蓝牙连接后，可保存地址MAC地址或设备名等信息作为ScanFilter参数，提高链接效率。

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在HarmonyOS鸿蒙Next中，解决大量蓝牙设备连接时低功耗蓝牙（BLE）连接效率低的问题，可以通过以下方式优化：

  1. 连接参数优化：调整BLE连接参数，如连接间隔（Connection Interval）、从设备延迟（Slave Latency）和超时时间（Supervision Timeout），以减少连接延迟和功耗。

  2. 设备过滤：在扫描阶段使用过滤机制，通过设备名称、服务UUID等条件筛选目标设备，减少不必要的连接尝试。

  3. 连接优先级管理：为不同设备设置连接优先级，确保关键设备优先连接，减少资源竞争。

  4. 多连接管理：使用鸿蒙提供的多连接管理API，合理分配系统资源，避免因连接数过多导致的性能下降。

  5. 异步操作：采用异步方式进行设备扫描、连接和数据传输，避免阻塞主线程，提升整体效率。

  6. 缓存机制：对已连接的设备信息进行缓存，减少重复扫描和连接的时间消耗。

  7. 协议优化：根据应用场景优化BLE通信协议，减少数据传输量，提升通信效率。

通过以上方法，可以有效提升在大量蓝牙设备环境下的BLE连接效率。

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