Bleスタック

蓝牙コア仕様[1]には,祝福または蓝牙智能と呼ばれる,低レート無線パーソナルエリアネットワーク用の低エネルギー(LE)バージョンが含まれています。Bleスタックは以下で構成されます。汎用属性プロファイル(关贸总协定),属性プロトコル(ATT)セキュリティマネージャープロトコル(SMP),論理リンク制御およびアダプテーションプロトコル(L2CAP)リンク層(LL)および物理層(体育)。BLEは,ホームオートメーション,ヘルスケア,フィットネス,およびモノのインターネット(物联网)などの用途で使用される通知アラートのような少量のデータを生成する低エネルギーデバイス用の蓝牙特别兴趣小组(SIG) [1]規格に追加されました。

BLEは2400 ~ 2483.5 MHzの2.4 GHz ISM帯域で動作します。40個の射频チャネルが使用され，各チャネルの幅は2 MHzです。

BLEでは,これらの40個の射频チャネルを3つのアドバタイジングチャネル(チャネルインデックス:37岁,38岁的39)と37個のデータチャネル(チャネルインデックス:0 ~ 36)に分類します。アドバタイジングチャネルは主に,アドバタイジングパケット,スキャン要求/応答パケット,および接続指示パケットを送信することによるBLEデバイス間の接続の作成に使用されます。デ，タチャネルは主に，接続確立後のデ，タパケットの交換に使用されます。

サポトパッケジのンストルの確認

Bleリンク層ステ，トマシンモデル

この例のモデルは，2 ble。このプロセスでは，1のデバスがマスタ，1のデバスがスレブとして機能します。マスターデバイスは,アドバタイジングチャネルでのアドバタイジングパケットのスキャンを開始します。スレブデバスはアドバタジングチャネルでのアドバタジングパケットの送信を開始します。アドバタイザーの選択後,マスターは”接続指示“パケットを使用して,アドバタイザーとの接続を開始します。スレ，ブがこのパケットを受信すると接続が確立されます。その後，マスタ:。

リンク層の状態

リンク層ステ，トマシンは，以下に示すようにStateflow®を使用して実装されます。

リンク層は，次の5の状態で構成されるステトマシンを保持します。

接続の確立後,イニシエーターがマスター(セントラル)デバイスになり,アドバタイザーがスレーブ(ペリフェラル)デバイスになります。

リンク層@ @ベント

アドバタイジングデバイスは,(チャネルインデックス37から開始して)周期的に3つのアドバタイジングチャネルでアドバタイジングパケットを送信します。アドバタ▪▪ジングの各サ▪▪クルは，アドバタ▪▪ジング▪▪ベントと呼ばれます。同じ処理がスキャンデバ▪▪スまたは開始デバ▪▪スによって使用されます。これらのデバイスは,スキャンイベントと呼ばれる周期的な方法で3つのアドバタイジングチャネルをリッスンします。

接続デバ@ @スは，接続@ @ベントごとに新しいデ@ @タチャネルに変わります。接続ベントは、接続された 2 つのデバイス間でデータ パケットのシーケンスを交換する時間フレームで、一定の間隔で繰り返されます。接続イベント内のすべてのパケットは同じデータ チャネルで送信されます。新しい接続イベントは新しいデータ チャネルを使用します。2 つの代替チャネル選択アルゴリズムが Bluetooth コア仕様によって指定されています ([1]の第4.5.8节，Part-B, Vol-6を参照)。これらのアルゴリズムは，各接続。

次の図は，リンク層▪▪ベントを使用する2▪▪のble▪▪ス間での接続確立プロセスを示します。

モデルの設定

この例に示すリンク層ステトマシンモデルは，2のラブラリブロックを使用します。设备と无线介质。

モデルの设备ブロックのマスクパラメタを使用してデバスの構成を更新できます。選択した差距の役割(セントラル/ペリフェラル)に基づいて,マスクが関連プロパティで更新されます。

无线介质ブロックの各アドバタイジングチャネル(37、38および39)に対して,干渉を統計的に構成することもできます。

シミュレ，ション結果

このシミュレ，ションで得られる結果は次のとおりです。

このモデルは，接続の確立にかかる時間をミリ秒単位で出力します。この時間値は，ベ，スワ，クスペ，ス変数timeTakenToEstablishConnectionに保存されます。

マスターデバイスとスレーブデバイスによって使用されるチャネルホップのシーケンスが,スコープ図に個別に表示されます。

マスタ，とスレ，ブ間で交換されるパケットは，BLEPacketExchange.pcapという名前でpcap形式ファpcapルに取得されます。このpcapファルは，任意のサドパティ製パケット解析ソフトウェアで開くことができます。

设备ブロックの設定を使用してメッセ，ジログを有効または無効にすることができます。

その他の調査

シミュレ，ションでは，間隔と干渉を変化させて，接続確立時間の変化を観察できます。シミュレ，ション結果を以下に示します。

次のプロットは，アドバタ。ここで，スキャン間隔が100ミリ秒のときのスキャンウィンドウは10ミリ秒です。まり，スキャンのアクティブ周期の10%です。

上記の結果を生成するには，helperBLEPlotConnectionTimeWithoutInterferenceスクリプト(長期シミュレ，ション)を実行します。

次のプロットは，異なるレベルの干渉によって平均接続確立時間がどのように変化するかを示します。このプロットは，アドバタ。ここで，スキャン間隔が100ミリ秒のときのスキャンウィンドウは100ミリ秒です。まり，スキャンのアクティブ周期の100%です。次の接続確立時間の値は,異なる値のアドバタイジング間隔と干渉レベルでシミュレーションを100回実行して平均化したものです。

上記の結果を生成するには，helperBLEPlotConnectionTimeWithInterferenceスクリプト(長期シミュレ，ション)を実行します。

接続確立時間は,アドバタイジング間隔以外に,スキャン間隔,スキャンウィンドウ,スキャン期間,アドバタイジング期間,干渉などの複数のパラメーターによっても変化します。これらのパラメ，タ，のいずれかを変化させてさらに調査することができます。上記のシミュレーションはいずれも,1秒のスキャン期間と10秒のアドバタイジング期間で実行されています。

まとめ

この例では,次のように呼ばれる2つのBLEデバイス間の接続を確立するリンク層ステートマシンモデルについて説明しています。マスタ，とスレ，ブ。このモデルは，リンク層の異なる状態と▪▪▪ベントに▪▪▪いて詳細な情報を提供します。この例に示す状態遷移図は，マスタ，とスレ，ブ間での接続確立のプロセスを明確に説明します。導出されたシミュレーション結果には,祝福デバイス間の接続を確立するのにかかる時間が表示されます。さらに,導出されたプロットは,アドバタイジング間隔や干渉などの構成パラメーターによって接続確立時間が変化することを示します。

付録

この例で使用している機能は次のとおりです。

この例で使用している補助関数は次のとおりです。

参考文献