Набор протоколов

Стандарт Bluetooth включает в себя множество протоколов, довольно свободно разбитых на уровни. Структура стека протоколов не следует ни модели OSI, ни TCP/IP, ни 802, ни какой-либо другой известной модели. Тем не менее, IEEE работает над тем, чтобы вписать Bluetooth в модель 802.

1. Уровень радиосвязи (физический уровень)

Переносит информацию побитно от главного узла к подчиненным и обратно. В реальности это маломощная приемопередающая система с радиусом действия порядка 10 м. Она работает в нелицензируемом диапазоне 2,4 ГГц. Диапазон разделен на 79 каналов по 1 МГц в каждом. В качестве метода модуляции применяется частотная манипуляция с 1 битом на герц, что дает суммарную скорость 1 Мбит/с. Однако большая часть спектра занята служебной информацией. Для распределения каналов применяется расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (1600 скачков частоты в секунду, время пребывания — 625 мкс). Все узлы пикосетей перестраивают частоты одновременно; последовательность частот генерируется главным узлом.

Поскольку сети 802.11 и Bluetooth работают в одном и том же нелицензируемом диапазоне 2,4 ГГц на одних и тех же 79 каналах, то они интерферируют друг с другом. IЕЕЕ пытается найти выход из этой пикантной ситуации, но обе системы используют данный диапазон по той причине, что он не подлежит лицензированию. Стандарт 802.11а работает в другом нелицензируемом диапазоне (5 ГГц), но он гораздо уже, из-за физических свойств радиоволн.

2. Немодулированная передача (уровень передачи данных).

Уровень немодулированной передачи – самый близкий к MAC-уровню. Он трансформирует простой поток бит в кадры и определяет некоторые ключевые форматы. В простейшем случае главный узел каждой пикосети выдает последовательности временных интервалов по 625 мкс, причем передача данных со стороны главного узла начинается в четных тактах, а со стороны подчиненных узлов — в нечетных. Кадры могут быть длиной 1, 3 или 5 тактов.

Тактирование со скачкообразным изменением частоты отводит на успокоение системы 250-260 мкс при каждом скачке. Время успокоения можно и уменьшить, но цена за это довольно велика. Все кадры передаются между главным и подчиненными узлами по логическому каналу, называемому соединением. Существует два типа соединений. Первый называется ACL (асинхронный без установления связи), он используется для коммутации пакетов данных, которые могут появиться в произвольный момент времени. Трафик ACL доставляется по принципу максимальных прилагаемых усилий для обеспечения сервиса. Никаких гарантий не дается. Кадры могут теряться и пересылаться повторно. У подчиненного узла может быть только одно соединение со своим главным узлом.

Второй вид соединения называется SCO (синхронный с установлением связи). Он предназначен для передачи данных в реальном масштабе времени — это требуется, например, при телефонных разговорах. Такой тип канала получает фиксированный временной интервал для передачи в каждом из направлений. Кадры, переданные по данному типу канала, никогда не пересылаются заново. Вместо этого может быть использована прямая коррекция ошибок, обеспечивающая более надежное соединение. У подчиненного узла может быть до трех соединений типа SCO с главным узлом, каждое из которых представляет собой аудиоканал РСМ с пропускной способностью 64 000 бит/с.

3. Связующий уровень.

Включает несколько подуровней:

а) Протокол управления соединением, устанавливающий логические каналы между устройствами, управляющий режимами энергопотребления, идентификацией, качеством предоставляемых услуг.

б) Подуровень адаптации протоколов управления логическими соединениями (часто называемый L2CAP) скрывает от верхних уровней технические детали нижних уровней. L2CAP принимает пакеты с верхних уровней, разбивает их на кадры для передачи по физическому каналу, а после приема формирует из кадров пакеты. Кроме того, он обеспечивает качество обслуживания.

В) Аудиопротоколы и протоколы управления, как следует из их названия, занимаются соответственно передачей звука и управлением. Приложения могут обращаться к ним напрямую, минуя протокол Ь2САР.

Связующий уровень содержит множество разнообразных протоколов. Для совместимости с сетями 802.x включен LLC. Протокол ВЧ-связи эмулирует работу стандартного последовательного порта ПК, к которому обычно подключаются клавиатура, мышь, модем и другие устройства. Это позволяет обходиться без проводов. Протокол телефонии является протоколом, работающим в реальном масштабе времени для установки и разрыва телефонного соединения. Протокол определения сервисов используется для поиска доступных в сети сервисов.

4. Приложения, профили (прикладной уровень).