Liste der Bluetooth-Protokolle - List of Bluetooth protocols

Der drahtlose Datenaustauschstandard Bluetooth verwendet eine Vielzahl von Protokollen . Kernprotokolle werden von der Handelsorganisation Bluetooth SIG definiert . Zusätzliche Protokolle wurden von anderen Normungsgremien übernommen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Kernprotokolle und die weit verbreiteten Protokolle.

Der Bluetooth-Protokollstapel ist in zwei Teile unterteilt: einen "Controller-Stapel", der die zeitkritische Funkschnittstelle enthält, und einen "Host-Stapel", der Daten auf hoher Ebene verarbeitet. Der Controller-Stack ist im Allgemeinen in einem kostengünstigen Siliziumgerät implementiert, das das Bluetooth-Funkgerät und einen Mikroprozessor enthält. Der Host-Stack wird im Allgemeinen als Teil eines Betriebssystems oder als installierbares Paket auf einem Betriebssystem implementiert. Bei integrierten Geräten wie Bluetooth-Headsets können der Host-Stack und der Controller-Stack auf demselben Mikroprozessor ausgeführt werden, um die Massenproduktionskosten zu senken. Dies ist als hostloses System bekannt.

Controller-Stack

Asynchroner verbindungsloser [logischer Transport] (ACL)

Der normale Funkverbindungstyp, der für allgemeine Datenpakete verwendet wird, die ein Abfrage- TDMA- Schema verwenden, um den Zugriff zu vermitteln. Es kann Pakete verschiedener Typen übertragen, die sich durch Folgendes unterscheiden:

  • Länge (1, 3 oder 5 Zeitfenster je nach erforderlicher Nutzlastgröße)
  • Vorwärtsfehlerkorrektur (optional Reduzierung der Datenrate zugunsten der Zuverlässigkeit)
  • Modulation ( Enhanced Data Rate- Pakete ermöglichen eine bis zu dreifache Datenrate durch Verwendung einer anderen HF-Modulation für die Nutzlast)

Eine Verbindung muss explizit zwischen zwei Geräten hergestellt und akzeptiert werden, bevor Pakete übertragen werden können.

ACL-Pakete werden automatisch erneut übertragen, wenn sie nicht bestätigt werden. Dies ermöglicht die Korrektur einer Funkverbindung, die Störungen ausgesetzt ist. Bei isochronen Daten kann die Anzahl der erneuten Übertragungen durch ein Flush-Timeout begrenzt werden. Ohne den L2PLAY-Neuübertragungs- und Flusssteuerungsmodus oder EL2CAP muss jedoch eine höhere Schicht den Paketverlust bewältigen.

ACL-Verbindungen werden getrennt, wenn während des Überwachungszeitlimits nichts empfangen wurde. Das Standardzeitlimit beträgt 20 Sekunden. Dies kann jedoch vom Master geändert werden.

SCO-Verbindung (Synchronous Connection-Oriented)

Die Art der Funkverbindung, die für Sprachdaten verwendet wird. Eine SCO-Verbindung ist eine Reihe von reservierten Zeitschlitzen auf einer vorhandenen ACL-Verbindung. Jedes Gerät überträgt codierte Sprachdaten im reservierten Zeitfenster. Es gibt keine erneuten Übertragungen, aber die Vorwärtsfehlerkorrektur kann optional angewendet werden. SCO-Pakete können alle 1, 2 oder 3 Zeitschlitze gesendet werden.

Enhanced SCO (eSCO) -Verbindungen ermöglichen eine größere Flexibilität beim Einrichten von Verbindungen: Sie können Neuübertragungen verwenden, um Zuverlässigkeit zu erreichen, eine größere Vielfalt von Pakettypen und größere Intervalle zwischen Paketen als SCO zu ermöglichen und so die Funkverfügbarkeit für andere Verbindungen zu erhöhen (.)

Link Management Protocol (LMP)

Dient zur Steuerung der Funkverbindung zwischen zwei Geräten, highe, dmv, zur Abfrage der Gerätefähigkeiten und zur Leistungssteuerung. Auf dem Controller implementiert.

Host Controller Interface (HCI)

Standardisierte Kommunikation zwischen dem Host-Stack (z. B. einem PC oder einem Mobiltelefon-Betriebssystem) und dem Controller (der integrierten Bluetooth-Schaltung (IC)). Dieser Standard ermöglicht den Austausch des Host-Stacks oder Controller-ICs mit minimaler Anpassung.

Es gibt mehrere HCI-Transportschichtstandards, die jeweils eine andere Hardwareschnittstelle verwenden, um dieselben Befehls-, Ereignis- und Datenpakete zu übertragen. Am häufigsten werden USB (in PCs) und UART (in Mobiltelefonen und PDAs) verwendet.

In Bluetooth-Geräten mit einfachen Funktionen (z. B. Headsets) können der Host-Stack und der Controller auf demselben Mikroprozessor implementiert werden. In diesem Fall ist die HCI optional, obwohl sie häufig als interne Softwareschnittstelle implementiert ist.

Low Energy Link Layer (LE LL)

Dies ist das LMP-Äquivalent für Bluetooth Low Energy (LE), ist jedoch einfacher. Es ist auf dem Controller implementiert und verwaltet Werbung, Scannen, Verbindung und Sicherheit von einer niedrigen Ebene aus, nahe der Hardware-Sicht aus Bluetooth-Sicht.

Host-Stack

Logisches Verbindungssteuerungs- und Anpassungsprotokoll (L2CAP)

L2CAP wird im Bluetooth-Protokollstapel verwendet. Es leitet Pakete entweder an die Host Controller-Schnittstelle (HCI) oder auf einem hostlosen System direkt an die Link Manager / ACL-Verbindung weiter.

Zu den Funktionen von L2CAP gehören:

  • Multiplexen von Daten zwischen verschiedenen Protokollen höherer Schichten.
  • Segmentierung und Zusammenbau von Paketen.
  • Bereitstellung der Einweg-Übertragungsverwaltung von Multicast-Daten für eine Gruppe anderer Bluetooth-Geräte.
  • QoS-Management ( Quality of Service ) für Protokolle höherer Schichten.

L2CAP wird zur Kommunikation über die Host-ACL-Verbindung verwendet. Die Verbindung wird hergestellt, nachdem die ACL-Verbindung eingerichtet wurde.

Im Basismodus bietet L2CAP Pakete mit einer Nutzlast von bis zu 64 kB, mit 672 Byte als Standard-MTU und 48 Byte als minimal obligatorisch unterstützter MTU. In den Modi Neuübertragung und Flusssteuerung kann L2CAP für zuverlässige oder asynchrone Daten pro Kanal konfiguriert werden, indem Neuübertragungen und CRC-Prüfungen durchgeführt werden. Die Zuverlässigkeit in einem dieser Modi wird optional und / oder zusätzlich durch die Bluetooth BDR / EDR-Luftschnittstelle der unteren Schicht gewährleistet, indem die Anzahl der erneuten Übertragungen und das Zeitlimit für die Spülung konfiguriert werden (Zeit, nach der das Funkgerät Pakete spült). Die Reihenfolge der Reihenfolge wird durch die untere Schicht gewährleistet.

Die EL2CAP-Spezifikation fügt der Kernspezifikation einen zusätzlichen erweiterten Neuübertragungsmodus (ERTM) hinzu, bei dem es sich um eine verbesserte Version der Neuübertragungs- und Flusssteuerungsmodi handelt. ERTM ist erforderlich, wenn ein AMP (Alternate MAC / PHY) wie 802.11abgn verwendet wird.

Bluetooth Network Encapsulation Protocol (BNEP)

BNEP wird zur Zustellung von Netzwerkpaketen über L2CAP verwendet. Dieses Protokoll wird vom PAN- Profil (Personal Area Networking) verwendet . BNEP hat eine ähnliche Funktion wie SNAP ( Subnetwork Access Protocol ) im WLAN.

Im Protokollstapel ist BNEP an L2CAP gebunden.

Hochfrequenzkommunikation (RFCOMM)

Das Bluetooth-Protokoll RFCOMM ist ein einfacher Satz von Transportprotokollen, die über dem L2CAP-Protokoll erstellt werden und emulierte serielle RS-232- Ports bereitstellen (bis zu sechzig gleichzeitige Verbindungen zu einem Bluetooth-Gerät gleichzeitig). Das Protokoll basiert auf dem ETSI-Standard TS 07.10.

RFCOMM wird manchmal als serielle Port-Emulation bezeichnet . Das Profil der seriellen Bluetooth- Schnittstelle basiert auf diesem Protokoll.

RFCOMM bietet dem Benutzer einen einfachen zuverlässigen Datenstrom, ähnlich wie TCP. Es wird direkt von vielen telefoniebezogenen Profilen als Träger für AT-Befehle sowie als Transportschicht für OBEX über Bluetooth verwendet.

Viele Bluetooth-Anwendungen verwenden RFCOMM aufgrund seiner weit verbreiteten Unterstützung und der öffentlich verfügbaren API auf den meisten Betriebssystemen. Darüber hinaus können Anwendungen, die eine serielle Schnittstelle für die Kommunikation verwendet haben, schnell für die Verwendung von RFCOMM portiert werden.

Im Protokollstapel ist RFCOMM an L2CAP gebunden.

Service Discovery Protocol (SDP)

Wird verwendet, damit Geräte erkennen können, welche Dienste sich gegenseitig unterstützen und welche Parameter verwendet werden müssen, um eine Verbindung zu ihnen herzustellen. Wenn Sie beispielsweise ein Mobiltelefon an ein Bluetooth-Headset anschließen, wird SDP verwendet, um zu bestimmen, welche Bluetooth-Profile vom Headset ( Headset-Profil , Freisprechprofil , erweitertes Audioverteilungsprofil usw.) und den erforderlichen Protokollmultiplexereinstellungen unterstützt werden verbinde dich mit jedem von ihnen. Jeder Dienst wird durch eine UUID ( Universally Unique Identifier ) identifiziert , wobei offiziellen Diensten (Bluetooth-Profilen) eine Kurzform-UUID zugewiesen wird (16 Bit anstelle der vollständigen 128).

Im Protokollstapel ist SDP an L2CAP gebunden.

Telefonie-Kontrollprotokoll (TCS)

Wird auch als Telefonie-Steuerprotokollspezifikation (TCS-Binär) bezeichnet.

Dient zum Einrichten und Steuern von Sprach- und Datenanrufen zwischen Bluetooth-Geräten. Das Protokoll basiert auf dem ITU-T-Standard Q.931 , wobei die Bestimmungen von Anhang D angewendet werden und nur die für Bluetooth erforderlichen Mindeständerungen vorgenommen werden.

TCS wird von den Profilen Intercom (ICP) und Cordless Telephony (CTP) verwendet. Die Telefonsteuerungsprotokollspezifikation wird nicht als TCP bezeichnet, um Verwechslungen mit dem für die Internetkommunikation verwendeten Übertragungssteuerungsprotokoll (TCP) zu vermeiden.

Transportprotokoll für Audio- / Videosteuerung (AVCTP)

Wird vom Fernbedienungsprofil verwendet, um AV / C- Befehle über einen L2CAP-Kanal zu übertragen. Die Musiksteuertasten eines Stereo-Headsets verwenden dieses Protokoll zur Steuerung des Musik-Players.

Im Protokollstapel ist AVCTP an L2CAP gebunden.

Audio / Video-Datentransportprotokoll (AVDTP)

Wird vom erweiterten Audioverteilungsprofil verwendet, um Musik über einen L2CAP-Kanal auf Stereo-Headsets zu streamen. Bestimmt für die Verwendung durch das Videoverteilungsprofil.

Im Protokollstapel ist AVDTP an L2CAP gebunden.

Objektaustausch (OBEX)

Der Objektaustausch (OBEX; auch als IrOBEX bezeichnet ) ist ein Kommunikationsprotokoll, das den Austausch von binären Objekten zwischen Geräten erleichtert. Es wird von der Infrared Data Association verwaltet, aber auch von der Bluetooth Special Interest Group und dem SyncML- Flügel der Open Mobile Alliance (OMA) übernommen.

In Bluetooth wird OBEX für viele Profile verwendet, die einen einfachen Datenaustausch erfordern (z. B. Objekt-Push, Dateiübertragung, grundlegende Bildgebung, einfaches Drucken, Telefonbuchzugriff usw.).

Low Energy Attribute Protocol (ATT)

Ähnlich im Umfang wie SDP, jedoch speziell für Low Energy Bluetooth angepasst und vereinfacht. Es ermöglicht einem Client, bestimmte vom Server bereitgestellte Attribute auf nicht komplexe, stromsparende Weise zu lesen und / oder zu schreiben.

Im Protokollstapel ist ATT an L2CAP gebunden.

SMP (Low Energy Security Manager Protocol)

Dies wird von Bluetooth Low Energy-Implementierungen zum Pairing und Transportieren der spezifischen Schlüsselverteilung verwendet.

Im Protokollstapel ist SMP an L2CAP gebunden.

Verweise

Externe Links