Lista protokołów Bluetooth

Standard bezprzewodowej wymiany danych Bluetooth wykorzystuje różne protokoły . Podstawowe protokoły są definiowane przez organizację handlową Bluetooth SIG . Dodatkowe protokoły zostały przyjęte z innych organów normalizacyjnych. Ten artykuł zawiera przegląd podstawowych protokołów i przyjętych protokołów, które są szeroko stosowane.

Stos protokołów Bluetooth jest podzielony na dwie części: „stos kontrolera” zawierający interfejs radiowy o krytycznym znaczeniu czasowym oraz „stos hosta” zajmujący się danymi wysokiego poziomu. Stos kontrolerów jest zwykle realizowany w tanim urządzeniu krzemowym zawierającym radio Bluetooth i mikroprocesor. Stos hostów jest zwykle implementowany jako część systemu operacyjnego lub jako instalowalny pakiet na systemie operacyjnym. W przypadku zintegrowanych urządzeń, takich jak zestawy słuchawkowe Bluetooth, stos hosta i stos kontrolerów można uruchomić na tym samym mikroprocesorze, aby obniżyć koszty produkcji masowej; jest to znane jako bez hosta .

Stos kontrolerów

Połączenie asynchroniczne bez [transportu logicznego] (ACL)

Normalny typ łącza radiowego używany do przesyłania ogólnych pakietów danych przy użyciu schematu odpytywania TDMA w celu arbitrażu dostępu. Może przewozić pakiety kilku typów, które wyróżnia:

długość (1, 3 lub 5 szczelin czasowych w zależności od wymaganej wielkości ładunku)
Korekcja błędów w przód (opcjonalnie zmniejszenie szybkości transmisji danych na korzyść niezawodności)
modulacja ( pakiety o zwiększonej szybkości transmisji danych umożliwiają nawet trzykrotną szybkość transmisji danych dzięki zastosowaniu innej modulacji RF dla ładunku)

Zanim pakiety będą mogły być przesyłane, musi zostać jawnie ustanowione i zaakceptowane połączenie między dwoma urządzeniami.

Pakiety ACL są retransmitowane automatycznie, jeśli nie zostały potwierdzone, co pozwala na korektę łącza radiowego, które podlega zakłóceniom. W przypadku izochronicznych liczbę retransmisji można ograniczyć za pomocą limitu czasu opróżniania; ale bez użycia trybu retransmisji i kontroli przepływu L2PLAY lub EL2CAP, wyższa warstwa musi obsłużyć utratę pakietów.

Łącza ACL są rozłączane, jeśli nie odebrano nic w okresie limitu czasu nadzoru; domyślny limit czasu to 20 sekund, ale może on zostać zmodyfikowany przez mastera.

Łącze synchroniczne zorientowane na połączenie (SCO).

Typ łącza radiowego używanego do przesyłania danych głosowych. Łącze SCO to zestaw zarezerwowanych przedziałów czasowych na istniejącym łączu ACL. Każde urządzenie przesyła zakodowane dane głosowe w zarezerwowanej szczelinie czasowej. Nie ma retransmisji, ale opcjonalnie można zastosować korekcję błędów w przód. Pakiety SCO mogą być wysyłane co 1, 2 lub 3 szczeliny czasowe.

Ulepszone łącza SCO (eSCO) zapewniają większą elastyczność w konfigurowaniu łączy: mogą wykorzystywać retransmisje w celu osiągnięcia niezawodności, pozwalają na większą różnorodność typów pakietów i większe odstępy między pakietami niż SCO, zwiększając w ten sposób dostępność radiową dla innych łączy(.)

Protokół zarządzania łączami (LMP)

Służy do sterowania łączem radiowym między dwoma urządzeniami, highe, dmv, sprawdzania możliwości urządzeń i sterowania mocą. Zaimplementowane na kontrolerze.

Interfejs kontrolera hosta (HCI)

Standaryzowana komunikacja między stosem hosta (np. komputerem PC lub systemem operacyjnym telefonu komórkowego) a kontrolerem (układem scalonym Bluetooth (IC)). Ten standard umożliwia wymianę stosu hosta lub układu scalonego kontrolera przy minimalnej adaptacji.

Istnieje kilka standardów warstw transportowych HCI, z których każdy wykorzystuje inny interfejs sprzętowy do przesyłania tych samych pakietów poleceń, zdarzeń i danych. Najczęściej stosowane to USB (w komputerach PC) i UART (w telefonach komórkowych i PDA).

W urządzeniach Bluetooth o prostej funkcjonalności (np. zestawach słuchawkowych) stos hosta i kontroler mogą być realizowane na tym samym mikroprocesorze. W tym przypadku interfejs HCI jest opcjonalny, chociaż często jest realizowany jako wewnętrzny interfejs programowy.

Warstwa łącza o niskim zużyciu energii (LE LL)

Jest to odpowiednik LMP dla Bluetooth Low Energy (LE), ale jest prostszy. Jest zaimplementowany na kontrolerze i zarządza reklamą, skanowaniem, połączeniem i bezpieczeństwem z niskiego poziomu, zbliżonego do sprzętowego punktu widzenia z perspektywy Bluetooth....

Stos hosta

Protokół kontroli i adaptacji łącza logicznego (L2CAP)

L2CAP jest używany w stosie protokołów Bluetooth. Przekazuje pakiety do interfejsu kontrolera hosta (HCI) lub, w systemie bez hosta, bezpośrednio do łącza Link Manager/ACL.

Funkcje L2CAP obejmują:

Multipleksowanie danych między różnymi protokołami wyższych warstw.
Segmentacja i ponowne składanie pakietów.
Zapewnienie zarządzania jednokierunkową transmisją danych multiemisji do grupy innych urządzeń Bluetooth.
jakością usług (QoS) dla protokołów wyższych warstw.

L2CAP służy do komunikacji przez łącze ACL hosta. Jego połączenie jest nawiązywane po skonfigurowaniu łącza ACL.

W trybie podstawowym L2CAP zapewnia pakiety z konfigurowalnym ładunkiem do 64 kB, z 672 bajtami jako domyślną jednostką MTU i 48 bajtami jako minimalną obowiązkową obsługiwaną jednostką MTU. W trybach retransmisji i sterowania przepływem L2CAP można skonfigurować na niezawodne lub asynchroniczne dane na kanał, wykonując retransmisje i kontrole CRC. Niezawodność w każdym z tych trybów jest opcjonalnie i/lub dodatkowo gwarantowana przez interfejs radiowy Bluetooth BDR/EDR niższej warstwy poprzez konfigurację liczby retransmisji i flush timeout (czas, po którym radio będzie opróżniać pakiety). Dolna warstwa gwarantuje sekwencjonowanie w kolejności.

do specyfikacji rdzenia dodatkowy rozszerzony tryb retransmisji (ERTM), który jest ulepszoną wersją trybów retransmisji i sterowania przepływem. ERTM jest wymagany w przypadku korzystania z AMP (Alternate MAC/PHY), takiego jak 802.11abgn.

Protokół enkapsulacji sieci Bluetooth (BNEP)

BNEP służy do dostarczania pakietów sieciowych na szczycie L2CAP. Ten protokół jest używany przez sieci osobistej (PAN) . BNEP pełni podobną funkcję do Subnetwork Access Protocol (SNAP) w bezprzewodowej sieci LAN.

W stosie protokołów BNEP jest powiązany z L2CAP.

Komunikacja radiowa (RFCOMM)

Protokół Bluetooth RFCOMM to prosty zestaw protokołów transportowych, oparty na protokole L2CAP, zapewniający emulowane porty szeregowe RS-232 (do sześćdziesięciu jednoczesnych połączeń z urządzeniem Bluetooth na raz). Protokół oparty jest na standardzie ETSI TS 07.10.

RFCOMM jest czasami nazywany emulacją portu szeregowego . Profil portu szeregowego Bluetooth (SPP) jest oparty na tym protokole.

RFCOMM zapewnia użytkownikowi prosty, niezawodny strumień danych, podobny do protokołu TCP. Jest używany bezpośrednio przez wiele profili związanych z telefonią jako nośnik poleceń AT, a także jako warstwa transportowa dla OBEX przez Bluetooth.

Wiele aplikacji Bluetooth korzysta z RFCOMM ze względu na jego szerokie wsparcie i publicznie dostępny interfejs API w większości systemów operacyjnych. Ponadto aplikacje, które do komunikacji wykorzystywały port szeregowy, można szybko przenieść do RFCOMM.

W stosie protokołów RFCOMM jest powiązany z L2CAP.

Protokół wykrywania usług (SDP)

Używane, aby umożliwić urządzeniom wykrywanie, jakie usługi są obsługiwane przez inne i jakich parametrów użyć, aby się z nimi połączyć. Na przykład, podczas podłączania telefonu komórkowego do zestawu słuchawkowego Bluetooth, SDP zostanie użyte do określenia, które profile Bluetooth są obsługiwane przez zestaw słuchawkowy ( profil zestawu słuchawkowego , profil zestawu głośnomówiącego , profil zaawansowanej dystrybucji audio itp.) oraz ustawienia multipleksera protokołów potrzebne do połączyć się z każdym z nich. Każda usługa jest identyfikowana przez Uniwersalnie Unikalny Identyfikator (UUID), przy czym oficjalne usługi (profile Bluetooth) mają przypisany krótki identyfikator UUID (16 bitów zamiast pełnych 128).

W stosie protokołów SDP jest powiązany z L2CAP.

Protokół kontroli telefonii (TCS)

Nazywany również binarną specyfikacją protokołu sterowania telefonią (binarny TCS)

Służy do konfigurowania i kontrolowania połączeń głosowych i transmisji danych między urządzeniami Bluetooth. Protokół jest oparty na standardzie ITU-T Q.931 , z zastosowaniem postanowień załącznika D, wprowadzając jedynie minimalne zmiany niezbędne dla Bluetooth.

TCS jest używany przez profile interkomu (ICP) i telefonii bezprzewodowej (CTP). Specyfikacja protokołu sterowania telefonem nie nosi nazwy TCP, aby uniknąć pomyłki z protokołem sterowania transmisją (TCP) używanym do komunikacji internetowej.

Protokół transportu sterowania audio/wideo (AVCTP)

Używany przez profil zdalnego sterowania do przesyłania poleceń AV/C przez kanał L2CAP. Przyciski sterowania muzyką na stereofonicznym zestawie słuchawkowym używają tego protokołu do sterowania odtwarzaczem muzyki.

W stosie protokołów AVCTP jest powiązany z L2CAP.

Protokół przesyłania danych audio/wideo (AVDTP)

Używany przez zaawansowany profil dystrybucji audio do strumieniowego przesyłania muzyki do zestawów słuchawkowych stereo przez kanał L2CAP. Przeznaczony do użytku przez profil dystrybucji wideo.

W stosie protokołów AVDTP jest powiązany z L2CAP.

Wymiana obiektów (OBEX)

Wymiana obiektów (OBEX; określana również jako IrOBEX ) to protokół komunikacyjny, który ułatwia wymianę obiektów binarnych między urządzeniami. Jest utrzymywany przez Infrared Data Association , ale został również przyjęty przez Bluetooth Special Interest Group i skrzydło SyncML Open Mobile Alliance (OMA).

W Bluetooth OBEX jest używany w wielu profilach wymagających prostej wymiany danych (np. przesyłanie obiektów, przesyłanie plików, podstawowe obrazowanie, podstawowe drukowanie, dostęp do książki telefonicznej itp.).

Protokół atrybutów niskiego zużycia energii (ATT)

Podobny w zakresie do SDP, ale specjalnie dostosowany i uproszczony dla Low Energy Bluetooth. Umożliwia klientowi odczytywanie i/lub zapisywanie pewnych atrybutów ujawnionych przez serwer w nieskomplikowany sposób, przyjazny dla niskiego zużycia energii.

W stosie protokołów ATT jest powiązany z L2CAP.

Protokół Low Energy Security Manager (SMP)

Jest to wykorzystywane przez implementacje Bluetooth Low Energy do parowania i dystrybucji kluczy specyficznych dla transportu.

W stosie protokołów SMP jest powiązany z L2CAP.

Linki zewnętrzne

Bluetooth.com — architektura transportu danych
Oracle.com — przegląd stosu protokołów Bluetooth z diagramem (w połowie strony)
Katalog specyfikacji Bluetooth