Типы пакетов
Пакеты Bluetooth делятся на пакеты общего типа (системные управляющие пакеты), ACL-пакеты (для передачи асинхронного трафика и сигналов управления) и SCO/eSCO-пакеты (для передачи синхронных и изохронных данных).
В таблице 4.5 приведены названия и характеристики пакетов общего типа.
Таблица 4.5 – Характеристики пакетов общего типа
ID-пакет. Содержит только код доступа к каналу.
NULL-пакет. Состоит из кода доступа к каналу и заголовка пакета. Используется для посылки флагов ARQN и FLOW. Может не подтверждаться.
POLL-пакет. Состоит из кода доступа к каналу и заголовка пакета. Используется ведущим устройством для опроса подчинённых устройств. Должен быть подтверждён.
FHS-пакет. Кроме кода доступа к каналу и заголовка пакета содержит 240 бит полезной нагрузки (кодированной со степенью 2/3) и поле CRC. Полезная нагрузка содержит адрес и значение таймера отправителя и некоторую другую управляющую информацию. Используется при опросе, запросе и в процедуре переключения ведущий/подчинённый.
Таблица 4.6 содержит названия и характеристики пакетов ACL-пакетов.
Таблица 4.6 – Характеристики ACL-пакетов
А в таблице 4.7 приведены названия и характеристики SCO/eSCO-пакетов.
Таблица 4.7– Характеристики SCO/eSCO-пакетов.
Стек протоколов bluetooth
Bluetooth является законченной оригинальной технологией, рассчитанной на самостоятельное применение в электронных персональных устройствах. Поэтому эта технология поддерживает полный стек протоколов, включая собственные прикладные протоколы. В этом заключается ее отличие от таких технологий, как Ethernet или IEEE 802.11, которые лишь выполняют функции физического и канального уровней.
Создание для технологии Bluetooth собственных прикладных протоколов объясняется стремлением разработчиков реализовывать ее в разнообразных простых устройствах, которым не под силу, да и не к чему, поддерживать стек протоколов TCP/IP. Так как технология Bluetooth появилась в результате попыток разработать стандарт для взаимодействия мобильного телефона с беспроводными наушниками понятно, что для решения такой простой задачи не нужен ни протокол передачи файлов (FTP), ни протокол передачи гипертекста (HTTP). В результате для технологии Bluetooth был создан оригинальный стек протоколов, в дополнение к которому появилось большое количество профилей.
Стек протоколов Bluetooth постоянно совершенствуется. Версия 1.0 стандартов стека была принята в 1999 году, версия 1.2 — в 2003, версия 2.0 — в 2004, версия 2.1 — в 2007, версия 3.0 — в апреле 2009 года, версия 4.0 – в декабре 2011 года.
Протокольная архитектура Bluetooth определяется протоколами четырёх типов: внутренние протоколы, протоколы контроля телефонии, протокол кабельной замены и адаптированные протоколы. На рисунке 4.15 изображён стек протоколов Bluetooth.
Внутренние протоколы образуют так называемое ядро системы Bluetooth и формируют пятиуровневый стек, состоящий из следующих элементов:
Протокол радиопередачи (часть физического уровня). Описывает детали радиоинтерфейса (используемые частоты, тип модуляции, мощность передачи)
Протокол передачи в базовой полосе частот (PHY- и MAC-уровни). Описывает некоторые функции физического уровня и функции управления доступом к среде (установление соединения, распределение временных интервалов, адресация, проверка и исправление ошибок, кодирование/декодирование аудиопотока, аутентификация и шифрование, различные состояния устройства Bluetooth и режимы передачи данных, реализация схемы ARQ).
Протокол администратора канала связи (LMP – Link Manager Protocol). Отвечает за установление логического канала связи между устройствами Bluetooth и его текущее администрирование (аутентификация, шифрование), согласование размеров пакетов, параметров качества передачи, управление излучаемой мощностью.
Протокол управления логическим каналом и адаптации (L2CAP – Logical Link Control and Adaptation Protocol). Адаптирует протоколы высших уровней к уровню передачи в базовой полосе частот (MAC-уровню). Согласовывает и обеспечивает заданное качество обслуживания на уровне логических каналов и реализует расширенную схему повторной передачи ARQ.
Протокол обнаружения службы (SDP – Service Discovery Protocol). Служит для запроса приложением информации о службах, предоставляемых устройством Bluetooth или через него, и их характеристиках.
Протокол управления телефонией (TCS BIN – Telephony Control Specification – Binary) и АТ-команды. TCS Binary определяет передачу сигналов управления вызовами для установления сеансов передачи речи и данных, когда Bluetooth используется радиотелефоном или базовой станцией. Набор АТ-команд (Attention Sequence) определила Bluetooth SIG. С помощью этих команд можно управлять мобильным телефоном или модемом в режиме моделей мульти-использования. Команды, используемые при FAX-услугах, специфицируются реализацией. Это могут быть FAX-услуги класса 1.0 и класса 2.0.
Протокол замещения кабеля RFCOMM (Radio Frequency Comm) – этот протокол эмулирует соединение PPP (point-to-point) по последовательному порту (RS-232 или EIATIA-232-E, более известным как COM-порты). Также он обеспечивает транспортировку при выполнении услуг верхнего уровня, которые используют последовательную линию как транспортный механизм. Через него работают такие службы как доступ к локальной сети (LAN). Эта служба может работать как эмуляция прямого кабельного соединения, когда надо обеспечить связь между двумя персональными компьютерами, так и использоваться для полноценного входа в уже существующую локальную сеть. Во втором случае используется точка доступа к локальной сети, через которую компьютер Bluetooth оказывается подключен к LAN так, как он мог бы подключиться через dial-up соединение.
Адаптированные протоколы определяются спецификациями, выпускаемыми другими организациями по стандартизации, и вводятся в общую архитектуру Bluetooth:
Протокол «точка-точка» (Point-to-Point Protocol - PPP). В технологии Bluetooth протокол «точка-точка» (Point-to-Point Protocol - PPP) должен работать «поверх» RFCOMM. Соединения PPP служат средством, позволяющим перемещать IP-пакеты с уровня РРР на уровень локальных сетей.
Протокол TCP/UDP/IP. В настоящее время это семейство протоколов используется наиболее широко во всем мире. Стеки TCP/IP установлены на самых разных устройствах. Встраивание этих стандартов в приборы Bluetooth позволяет осуществлять связь с любым другим устройством, подключенным к Internet. Такой прибор Bluetooth используется затем как «мост» к Internet.
Протокол OBEX (Object Exchange Protocol). Протокол IrOBEX (Infrared Object Exchange Protocol) или, сокращенно, OBEX, является сеансовым протоколом, разработанным ассоциацией IrDA для простого, поэтапного обмена объектами. OBEX, обеспечивающий функциональность, сходную с НТТР, использует модель клиента-сервера, не зависит ни от транспортного механизма, ни от транспортного API-интерфейса (Application Programming Interface). Наряду с самим протоколом — «грамматикой» для ОВЕХ-переговоров между устройствами — ОВЕХ дает также модель для представления объектов и операций. Вдобавок ОВЕХ определяет оглавление папок, которое используется для просмотра содержимого папок, находящихся на удаленных устройствах.
Формат содержимого (vCard, vCalendar) Форматы vCard (обмен электронными визитными карточками) и vCalendar (обмен электронными календарными данными) являются открытыми спецификациями, которые были разработаны консорциумом Versit и контролируются сегодня консорциумом Internet Mail. Сами по себе vCard и 5 0 TD0 TvCalendar не определяют никакого транспортного механизма. Они определяют только форматы данных, которые должны транспортироваться. Два других формата содержимого, которые передаются протоколом OBEX, — это форматы vMessage («сообщение») и vNote («заметка»). Они также являются открытыми стандартами и используются для обмена сообщениями и замечаниями. Они определены в спецификации Инфракрасных мобильных коммуникаций (IrMC — Infrared Mobile Communications). Там же определен формат журнальных файлов, который необходим для синхронизации данных между отдельными приборами.
Протокол беспроводных приложений (WAP, WAE). Протокол беспроводных приложений (WAP — Wireless Application Protocol), разработанный Форумом WAP, должен работать в самых разнообразных беспроводных сетях. Цель состоит в том, чтобы распространить содержимое сети Internet и ее телефонные услуги на цифровые сотовые телефоны и на другие беспроводные терминалы. Идея, стоящая за разработкой WAP, — повторно использовать приложения верхнего уровня, разработанные для среды WAE (WAP Application Environment). К таким приложениям относятся браузеры WML и WTA, способные взаимодействовать с приложениями на компьютере. Построение шлюзов для приложений, обеспечивающих связь между WAP-серверами и приложениями на компьютере позволяет реализовать различные виды «скрытой» функциональности, такие как дистанционное управление, передача данных с компьютера на телефон и т.д.
Протокол BNEP (Bluetooth Network Encapsulation Protocol). Сетевой протокол инкапсуляции Bluetooth предоставляет инкапсуляцию, заменив заголовок сетей, таких как Ethernet заголовок, на BNEP заголовки. То есть предоставляет Ethernet-подобный интерфейс на каждом конце Bluetooth-соединения.
Рисунок 4.15.
AT – префикс модема
IP – протокол Internet
OBEX – протокол объектного обмена
PPP – протокол двухточечного соединения
RFCOMM – протокол замещения кабеля
TCS BIN – бинарная спецификация управления телефонией
UDP – протокол пользовательских дейтаграмм
vCal – виртуальный календарь
vCard – виртуальная карта
WAP – протокол беспроводных приложений
SDP – протокол обнаружения службы
TCP – протокол управления передачей
WAE – среда беспроводных приложений