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Bluetooth传输协议组

下图给出了Bluetooth传输协议组的协议组织结构。这些协议是SIG为在设备间承载语音和 数据业务而开发的传输协议。

Bluetooth传输协议组的协议组织结构

传输协议组的协议组织结构

        传输协议不仅支持数据通信的异步传输,同时还支持能达到电信级质量的(64kb/s)语 音通信的同步传输。为了保持音频应用中所期望的高服务质量,音频业务被赋予了较高的 优先级,不经过任何中间件协议层,直接从音频应用通到基带层上,然后以小分组的形式直 接在Bluetooth的空中接口上传输。

1.L2CAP层

Bluetooth空中接口上传输的特殊分组格式

        来自数据应用的业务首先被传递到逻辑链路控制和适配协议(Logical Link Control and Adaptation Protocol,L2CAP)层。L2CAP层为应用和更高层的协议屏蔽了下层传输 协议的细节。这样,高层无线天线和基带层的频率跳变,也不需要知道在Bluetooth空中接口上传输的特殊分组格式。L2CAP支持协议的多路复用,允许多种协议和应用共享空中接 口。它还能将高层使用的大分组拆分成基带可以传输的小分组,并在接收设备中完成对这 些分组的相应组装过程。此外,通过协商一个可以接受的服务等级,两个对等设备中的 L2CAP层能够方便地维护服务级别目标。根据需要的服务等级,一个L2CAP层的具体实 现可以对新业务进行输入控制并与低层相互配合来维持这个服务质量。

2.链路管理层

        每个设备中的链路管理器通过链路管理器协议(Link Manager Protocol, LMP)与 Bluetooth空中接口协商能够得到的性能。这些性能包括为支持数据(L2CAP)业务所需的 服务等级而分配的带宽,以及为支持音频业务而获得的周期性预留带宽。通信设备中的 Bluetooth链路管理器采用查询-响应方式对设备进行鉴权,监视设备的配对(Pairing)(创建 两个设备之间的信任关系,通过产生并存储一个鉴权密钥,用于今后的设备鉴权),并且在需 要的时候对空中接口的数据流进行加密。如果鉴权失败,链路管理器可能会切断设备之间 的连接,从而禁止这两个设备相互通信。由于能够通过交换参数信息,如低活动性基带模式 的持续时间等,协商得到活动性较低的基带操作模式,因此链路管理器还可以支持功率控 制。为了进一步保持功率,链路管理器也可以请求调整发射功率的大小。

3.基带和无线层

        基带层决定和展示了Bluetooth的空中接口。同时,定义了设备之间相互查找的过程 以及建立连接的方式。基带层为设备定义了主从连接方式。发起连接过程的这个设备是这 个连接的“主控设备”。其他的设备是“从属设备”。基带还定义了如何形成通信设备所使用 的跳频序列以及几个设备共享空中接口的有关规定,这些规定以时分双工(Time Division D叩lex,TDD)为基础,采用了基于分组的查询方式。同时还定义了同步和异步业务共享空 中接口的方式。基带层也规定了支持同步和异步业务的各种分组类型。同时定义了各式各 样的分组处理过程,如检错、纠错、信号白化(signal whitening)、加密、分组的传输和重传。

        主控设备和从属设备的概念不能扩展到比链路管理器应更高的层次上。在L2CAP层 及其以上的各层中,通信是基于端到端的对等模型,不存在主控设备或从属设备的这种行为 上的差异。

功能规范就是Bluetooth与主机系统

4.HCI层

        主控制器接口(HCI)功能规范就是Bluetooth与主机系统之间的接口规范,提供控制基 带与链路控制器、链路管理器、状态寄存器等硬件功能的指令分组格式以及进行数据通信的 数据分组格式。

        主机控制器接口提供一种访问Bluetooth硬件能力的通用接口。HCI固件通过访问基 带命令、链路管理器命令、硬件状态寄存器、控制寄存器以及事件寄存器实现对Bluetooth 硬件的HCI命令。

        当主机和主机控制器通信时,HCI层以上的协议在主机上运行,HCI层以下的协议由 Bluetooth主机控制器的硬件实现,它们都通过HCI传输层进行通信。主机和主机控制器 中的HCI具有相同的接口标准。