主要内容

蓝牙协议栈

蓝牙®特殊利益集团(团体)[1][2]定义了蓝牙协议栈的低能量(LE)和蓝牙基本速率/增强数据速率(BR /功能)技术。这些规范的基本目标是开发交互式服务和应用程序在可互操作的无线组件和数据通信协议。

这个图显示了蓝牙栈的架构。

蓝牙堆栈的架构。建筑显示了单模BR /功能,单模勒和双模式BR /功能和协议栈。

蓝牙设备可以在这两种类型之一:

  • 单模-支持BR /功能或LE金宝app概要文件

  • 双模式——支持BR /功金宝app能和配置文件

随后的章节提供的建筑细节乐蓝牙协议栈蓝牙BR / EDR协议栈

乐蓝牙协议栈

这个图比较了蓝牙LE协议栈的开放系统互连(OSI)参考模型。

比较蓝牙堆栈和OSI参考模型。这个数字地图层蓝牙LE堆栈层OSI参考模型。

在前面的图中,显示了蓝牙LE协议栈和OSI参考模型。

  • 有一对一的映射在物理层(体育)

  • OSI数据链路层(DLL)映射到蓝牙LE逻辑链路控制和适应协议(L2CAP)和链路层(LL)

  • 在蓝牙堆栈,更高的层提供应用层服务,设备角色和模式,连接管理和安全协议

LE蓝牙协议栈的功能分为三大层:控制器,主机和应用程序概要文件和服务。

蓝牙协议栈。不同层的堆栈分离成三个主要层次——应用程序概要文件和服务,主机和控制器。

控制器

控制器层包括蓝牙LE PHY噢,controller-side主机控制器接口(HCI)。

蓝牙勒体育。蓝牙LE PHY空中接口在同一个无照2.4 GHz工业、科学和医疗(ISM)频带wi - fi®。蓝牙LE PHY空中接口还包括这些特征:

  • 操作无线电频率(RF)在2.4835 GHz 2.4000 GHz范围,包容性。

  • 信道带宽是2 MHz。操作乐队分成40个频道,k= 0,…,39岁。的中心频率k通道是2402 +k×2 MHz。

    • 用户数据包传输使用通道的范围(0,36)。

    • 广告数据包传输频道37岁,38和39。

  • 高斯频移键控(GFSK)实现调制方案。

  • LE PHY使用蓝牙跳频扩频(FHSS)减少干扰和对抗衰落信道的影响。女士之间的时间频率啤酒花可以改变从7.5到4 s和为每个外围设置在连接的时间。

  • 金宝app支持1 Mbps的吞吐量是强制性规范版本4。x兼容的设备。1 Mbps的速度数据传输是未编码的。

  • 可选地,设备符合蓝牙核心规范5.1版本支持这些额外的数据速率:金宝app

    • 编码传输的比特率500 kbps或125 kbps

    • 未编码的传输的比特率2 Mbps

噢。你执行任务类似于介质访问控制(MAC)层OSI模型的。在蓝牙,你直接与蓝牙接口LE PHY和管理的链接状态广播设备的角色定义为中心,周边,广告商或扫描仪。

Controller-Side HCI。在控制器端人机交互处理主机和控制器之间的接口。命令和事件的人机交互定义了一组包的传输和接收数据。从控制器接收数据包时,控制器的人机交互提取原始数据发送给主机。

主机

人机交互问题吗?看看交换机主机包括日志、L2CAP协议属性(ATT),通用属性配置文件(关贸总协定),安全管理协议(SMP)和通用访问配置文件(GAP)。

Host-Side HCI。主机端的人机交互处理主机和控制器之间的接口。命令和事件的人机交互定义了一组包的传输和接收数据。在传输数据时,人机交互将原始数据转化为数据包发送到主机控制器。

L2CAP。L2CAP封装了数据从蓝牙LE较高图层到标准蓝牙LE数据包格式传输或提取数据从标准蓝牙勒会包在接待根据指定的链接配置攻击力和SMP层。

丙氨酸。客户端和服务器之间的丙氨酸转移属性数据GATT-based概要文件。丙氨酸定义了客户机-服务器体系结构的角色。的角色通常对应于中央和周边链路层中定义的。一般来说,一个设备可以是一个客户端,一个服务器,或者两者都是,而不管它是一个中央或外围。攻击力也执行数据组织成属性如这个图所示。

ATT协议的包结构

设备属性表示为:

  • 分配的属性处理是一个16位的标识符值由服务器启用客户端引用这些属性。

  • 属性类型是一个全局惟一的标识符(UUID)由蓝牙特别兴趣小组定义的。例如,UUID 0 x2a37代表一个心率测量。

  • 属性值是一个可变长字段。相关的UUID和服务的服务类包含属性值的记录,确定属性值字段的长度。

  • 属性权限组权限值与每个属性相关联。这些权限为一个属性指定读写权限,和所需的安全级别读和写权限。

关贸总协定。关贸总协定为所有GATT-based概要文件提供了一个参考框架。关贸总协定封装攻击力和负责协调在蓝牙配置文件的交换链接。概要文件包含信息和数据处理等任务,一个UUID,和一组权限。

对设备实施关贸总协定概要文件,

  • 客户端设备启动命令和请求向服务器。客户端可以接收响应,指示和通知。

  • 服务器是接受传入的命令和请求的设备从客户端。服务器发送响应,指示和通知到客户端。

关贸总协定使用客户机-服务器体系结构。角色并不固定,确定设备启动时定义的过程。角色过程结束的时候被释放。

关贸总协定中使用的术语包括:

  • 服务——数据和相关行为的集合用来完成特定的功能或特性

  • 特征——一个值用于服务和适当的权限

  • 特征描述符——相关的行为特征的描述

  • GATT-Client——GATT-Client启动命令和请求向服务器并接收响应,指示和通知发送的服务器

  • GATT-Server——GATT-Server接受传入的命令和请求从客户端发送响应,指示和通知到客户端

SMP。SMP安全算法适用于加密和解密数据包。这一层定义了发起者和响应者,相应的中央和周边,一旦建立连接。

差距。指定角色的差距,模式,设备和程序。它也管理连接建立和安全。接口直接与应用程序概要文件和服务的差距(App)层。

应用程序层

应用程序层是用户界面直接承受各种应用程序之间的互操作性定义概要文件。蓝牙核心规范允许供应商定义专有资料用例不是由团体概要文件定义的。

请注意

关于蓝牙LE协议栈的体系结构的更多信息,参见卷3,C,部分章节2和2.1的蓝牙核心规范[1]

蓝牙BR / EDR协议栈

这个数字比较的框图蓝牙BR / EDR协议栈和OSI参考模型。

比较蓝牙BR / EDR堆栈和OSI参考模型。这个数字地图图层的蓝牙BR / EDR堆栈层OSI参考模型。

BR / EDR栈的映射到OSI参考模型如下所示:

核心协议

蓝牙核心协议和蓝牙无线电要求大部分的蓝牙设备。核心协议包括这些层。

BR / EDR广播。BR / EDR无线蓝牙规范的定义的最低层。BR模式是强制性的,而功能模式是可选的。这一层定义了蓝牙收发器的要求2.4 GHz ISM频段的设备操作。它实现了1600跳/秒FHSS技术。收音机啤酒花伪随机的方式于79年指定的蓝牙通道。每个蓝牙通道的带宽1 MHz。每个频率位于(2402 +k)兆赫,k78年= 0,1,……。BR和EDR功能模式的调制技术是GFSK和微分相移键控(DPSK),分别。波特率是1 Msymbols / s。蓝牙BR / EDR电台使用的时分双工(TDD)拓扑数据传输发生在一个方向。传输交替在两个方向,一个接一个。

基带、链路控制。基带、链路控制层使PHY射频不同蓝牙设备之间的联系,形成一个微微网。基带处理通道处理和时机和链路控制处理通道访问控制。这一层提供了这两种不同类型的PHY射频与相应的基带包:

  • 同步面向连接(上海合作组织)支持实时音频交通金宝app

  • 异步面向连接(ACL) -支持数据包传输金宝app

链路管理协议(LMP)。LMP层主要负责链接设置和配置不同蓝牙设备之间的联系。这些过程包括建立安全功能,如身份验证和加密通过生成,交换,并检查链接和加密密钥。此外,这一层控制的权力模式和责任周期蓝牙无线电设备和连接的蓝牙单元在一个微微网。

L2CAP。在基带L2CAP适应更高级别的协议。这盾牌更高级别的协议从下层协议的细节。L2CAP提供面向连接和无连接服务的更高级别的协议。这包括协议多路复用能力,分割和重组的操作和组抽象。

SDP。发现服务是蓝牙框架的一个重要方面。服务发现协议(SDP)为应用程序提供了一种方法来查询服务和服务的特点,下面这两个或多个蓝牙设备之间可以建立连接。SDP是完全不同于服务发现在传统的基于网络的环境。SDP是建立在L2CAP的顶部。

电缆替代协议

电缆替代协议在蓝牙BR / EDR堆栈使用RFCOMM在L2CAP提供模拟的串行端口。RFCOMM模拟rs - 232控制和数据通过蓝牙基带信号,并提供运输能力的更高级别的服务使用一个串行接口作为传输机制。RFCOMM还提供了多个并发连接到一个设备,使连接到多个设备。

电话控制协议

电话控制协议规范,二进制(TCS二进制),定义了呼叫控制信令建立蓝牙设备之间的数据和语音通话。它是建立在L2CAP的顶部。此外,TCS二进制定义了处理蓝牙设备的移动性管理程序。

采用协议

除了核心协议、蓝牙BR / EDR堆栈包括协议采用其他标准的身体。这些采用协议出具规范中定义其他standard-making组织和纳入蓝牙框架。

购买力平价。点对点协议(PPP)是一个互联网工程任务组(IETF)[3]运输的标准协议IP数据报在一个点对点的链接。PPP运行在RFCOMM实现点对点的连接。

TCP、UDP、IP。这些层的IETF-defined基础协议TCP / IP协议套件。

  • TCP -这协议提供了一个可靠的虚拟连接设备之间实现数据通信。TCP处理和传送的字节数据作为流没有任何错误或重复。

  • UDP -这个协议是TCP和提供了一个可靠的替代数据报设备之间的联系。没有在UDP端到端连接,数据传输link-by-link没有任何服务的保证。

  • IP——这一层是一种网络层协议,使设备之间的数据报服务,支持TCP和UDP。金宝app

使用TCP, UDP、IP蓝牙BR / EDR堆栈使通信与其他设备连接到互联网。

OBEX。对象交换(OBEX)协议是一种会话级别的协议开发的红外数据协会(红外线)交换对象。OBEX协议类似于HTTP提供了功能,但在一个更简单的方式。HTTP是一个应用程序层协议和分层的TCP / IP之上。OBEX协议为客户端提供了一个可靠的运输连接到一个服务器。它还提供了一个模型用于表示对象和操作。

忧伤和WAP。蓝牙BR / EDR堆栈包含了无线应用程序环境(苦恼)和无线应用协议(WAP)的体系结构。使用忧伤的优点/ WAP功能的蓝牙堆栈:

  • 构建应用程序网关充当WAP服务器之间的一个接口和其他一些应用程序在PC上

  • 提供远程控制和数据抓取等功能从PC到蓝牙手机

  • WAP应用程序重用上开发的软件应用程序环境

应用程序概要文件和服务

有关更多信息,请参见应用程序层

交替MAC /体育

备用MAC / PHY (AMP)管理器是一个次要蓝牙核心系统的控制器。L2CAP后建立连接两个设备之间BR / EDR收音机,音箱经理可以发现其他设备上可用的安培。如果一个AMP是常见的两个设备之间,蓝牙核心系统提供移动数据流量的机制从BR / EDR控制器一个AMP控制器。

每个安保管理器由一个协议适配层(PAL)的MAC层和物理层。朋友将蓝牙协议映射到特定的协议的MAC层和物理层。

L2CAP信道可以创建,或搬到一个AMP。如果一个AMP物理链路链接监督超时,然后L2CAP信道可以搬回BR / EDR广播。设备能耗降到最低,安培是启用或禁用。

人机交互

人机交互提供了一个命令接口BR / EDR广播基带控制器,和链接管理器。它是一个单一标准接口来访问蓝牙基带功能,硬件状态和控制寄存器。

请注意

更多信息关于蓝牙BR / EDR协议栈架构,见卷1,部分章节2和2.1的蓝牙核心规范[1]

引用

[1]蓝牙特别兴趣小组(团体)。“蓝牙核心规范。”Version 5.3.https://www.bluetooth.com/

[2]蓝牙技术的网站。“蓝牙技术网站|蓝牙技术的官方网站。”2021年11月6日访问。https://www.bluetooth.com/

[3]IETF。“互联网标准。”2021年11月6日访问。https://www.ietf.org/

[4]蓝牙协议栈,概述| ScienceDirect主题。2021年11月15日通过。https://www.sciencedirect.com/

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