Articulo de referencia

Lista de protocolos Bluetooth

El estándar de intercambio de datos inalámbricos Bluetooth utiliza diversos protocolos . Los protocolos principales están definidos por la organización comercial Bluetooth SIG ....

El estándar de intercambio de datos inalámbricos Bluetooth utiliza diversos protocolos . Los protocolos principales están definidos por la organización comercial Bluetooth SIG . Otros organismos de estandarización han adoptado protocolos adicionales. Este artículo ofrece una visión general de los protocolos principales y de aquellos protocolos adoptados que se utilizan ampliamente.

La pila de protocolos Bluetooth se divide en dos partes: una «pila de controlador», que contiene la interfaz de radio crítica para la sincronización, y una «pila de host», que gestiona los datos de alto nivel. La pila de controlador suele implementarse en un dispositivo de silicio de bajo coste que contiene la radio Bluetooth y un microprocesador. La pila de host suele implementarse como parte de un sistema operativo o como un paquete instalable sobre este. En dispositivos integrados, como los auriculares Bluetooth, la pila de host y la pila de controlador pueden ejecutarse en el mismo microprocesador para reducir los costes de producción en masa; esto se conoce como sistema sin host .

Pila de controladores

El tipo normal de enlace de radio utilizado para paquetes de datos generales emplea un esquema TDMA de sondeo para arbitrar el acceso. Puede transportar paquetes de varios tipos, que se distinguen por:

  • duración (1, 3 o 5 intervalos de tiempo según el tamaño de la carga útil requerida)
  • Corrección de errores hacia adelante (opcionalmente, reduciendo la velocidad de datos en favor de la fiabilidad).
  • modulación ( los paquetes de velocidad de datos mejorada permiten hasta el triple de velocidad de datos mediante el uso de una modulación de RF diferente para la carga útil).

Para que se puedan transferir paquetes, es necesario establecer y aceptar explícitamente una conexión entre dos dispositivos.

Los paquetes ACL se retransmiten automáticamente si no se confirma su recepción, lo que permite corregir un enlace de radio que sufre interferencias. Para datos isócronos , el número de retransmisiones puede limitarse mediante un tiempo de espera de vaciado; pero sin utilizar el modo de retransmisión y control de flujo L2PLAY o EL2CAP, una capa superior debe gestionar la pérdida de paquetes .

Los enlaces ACL se desconectan si no se recibe nada durante el período de tiempo de espera de supervisión; el tiempo de espera predeterminado es de 20 segundos, pero el servidor maestro puede modificarlo.

El tipo de enlace de radio utilizado para datos de voz. Un enlace SCO consiste en un conjunto de intervalos de tiempo reservados, separados por el intervalo SCO Tsco , que el dispositivo central determina durante el establecimiento del enlace lógico. Cada dispositivo transmite datos de voz codificados en el intervalo de tiempo reservado. No se realizan retransmisiones, pero opcionalmente se puede aplicar corrección de errores hacia adelante. Los paquetes SCO pueden enviarse cada 1, 2 o 3 intervalos de tiempo.

Los enlaces SCO mejorados (eSCO) permiten una mayor flexibilidad en la configuración de enlaces: pueden utilizar retransmisiones para lograr fiabilidad, admiten una mayor variedad de tipos de paquetes y mayores intervalos entre paquetes que los enlaces SCO, lo que aumenta la disponibilidad de radio para otros enlaces.

Se utiliza para el control del enlace de radio entre dos dispositivos, la gestión móvil de dispositivos móviles, la consulta de las capacidades de los dispositivos y el control de la alimentación. Implementado en el controlador.

Interfaz del controlador de host (HCI)

Comunicación estandarizada entre el sistema operativo del host (por ejemplo, un PC o un teléfono móvil) y el controlador (el circuito integrado Bluetooth ). Este estándar permite intercambiar el sistema operativo del host o el circuito integrado del controlador con una adaptación mínima.

Existen varios estándares de capa de transporte HCI , cada uno de los cuales utiliza una interfaz de hardware diferente para transferir los mismos paquetes de comandos, eventos y datos. Los más utilizados son USB (en PC) y UART (en teléfonos móviles y PDA).

En dispositivos Bluetooth con funcionalidades sencillas (por ejemplo, auriculares), la pila de host y el controlador pueden implementarse en el mismo microprocesador. En este caso, la interfaz hombre-máquina (HCI) es opcional, aunque suele implementarse como una interfaz de software interna.

Este es el equivalente LMP para Bluetooth Low Energy (LE), pero es más sencillo. Se implementa en el controlador y gestiona la publicidad, el escaneo, la conexión y la seguridad desde un nivel bajo, cercano al punto de vista del hardware desde la perspectiva de Bluetooth.

Pila de host

L2CAP se utiliza dentro de la pila de protocolos Bluetooth. Transmite paquetes a la interfaz del controlador de host (HCI) o, en un sistema sin host, directamente al enlace del administrador de enlaces/ACL.

Las funciones de L2CAP incluyen:

L2CAP se utiliza para comunicarse a través del enlace ACL del host. La conexión se establece una vez que se ha configurado el enlace ACL.

En modo básico, L2CAP proporciona paquetes con una carga útil configurable de hasta 64  kB, con 672 bytes como MTU predeterminada y 48 bytes como MTU mínima obligatoria admitida. En los modos de retransmisión y control de flujo, L2CAP se puede configurar para datos fiables o asíncronos por canal mediante retransmisiones y comprobaciones CRC. La fiabilidad en cualquiera de estos modos está garantizada opcionalmente y/o adicionalmente por la interfaz aérea Bluetooth BDR/EDR de capa inferior mediante la configuración del número de retransmisiones y el tiempo de espera de vaciado (tiempo después del cual la radio vaciará los paquetes). La secuencia en orden está garantizada por la capa inferior.

La especificación EL2CAP añade un modo de retransmisión mejorado (ERTM) a la especificación principal, que es una versión mejorada de los modos de retransmisión y control de flujo. El ERTM es necesario cuando se utiliza un AMP (Alternate MAC/PHY), como 802.11abgn.

Protocolo de encapsulación de red Bluetooth (BNEP)

BNEP [ 1 ] se utiliza para entregar paquetes de red sobre L2CAP. Este protocolo es utilizado por el perfil de red de área personal (PAN) . BNEP realiza una función similar al Protocolo de acceso a subred (SNAP) en redes LAN inalámbricas .

En la pila de protocolos, BNEP está vinculado a L2CAP.

Comunicación por radiofrecuencia (RFCOMM)

El protocolo Bluetooth RFCOMM es un conjunto sencillo de protocolos de transporte, basado en el protocolo L2CAP, que proporciona puertos serie RS-232 emulados (hasta sesenta conexiones simultáneas a un dispositivo Bluetooth). El protocolo se basa en la norma ETSI TS 07.10. 

A RFCOMM se le denomina a veces emulación de puerto serie . El perfil de puerto serie (SPP) de Bluetooth se basa en este protocolo.

RFCOMM proporciona al usuario un flujo de datos sencillo y fiable, similar a TCP. Muchos perfiles relacionados con la telefonía lo utilizan directamente como portador de comandos AT, además de funcionar como capa de transporte para OBEX a través de Bluetooth.

Muchas aplicaciones Bluetooth utilizan RFCOMM debido a su amplio soporte y a la disponibilidad pública de su API en la mayoría de los sistemas operativos. Además, las aplicaciones que utilizaban un puerto serie para comunicarse pueden adaptarse rápidamente para usar RFCOMM.

En la pila de protocolos, RFCOMM está vinculado a L2CAP.

Protocolo de descubrimiento de servicios (SDP)

Se utiliza para permitir que los dispositivos descubran qué servicios admiten entre sí y qué parámetros usar para conectarse a ellos. Por ejemplo, al conectar un teléfono móvil a unos auriculares Bluetooth, se utiliza SDP para determinar qué perfiles Bluetooth son compatibles con los auriculares ( perfil de auriculares , perfil de manos libres , perfil de distribución de audio avanzada , etc.) y la configuración del multiplexor de protocolo necesaria para conectarse a cada uno de ellos. Cada servicio se identifica mediante un identificador único universal (UUID), y a los servicios oficiales (perfiles Bluetooth) se les asigna un UUID abreviado (16 bits en lugar de los 128 completos).

En la pila de protocolos, SDP está vinculado a L2CAP.

Protocolo de control de telefonía (TCS)

También conocido como especificación binaria del protocolo de control de telefonía (TCS binario).

Se utiliza para configurar y controlar llamadas de voz y datos entre dispositivos Bluetooth. El protocolo se basa en el estándar ITU-T Q.931 , con la aplicación de las disposiciones del Anexo D, realizando únicamente las modificaciones mínimas necesarias para Bluetooth.

TCS es utilizado por los perfiles de intercomunicación (ICP) y telefonía inalámbrica (CTP). La especificación del protocolo de control telefónico no se denomina TCP para evitar confusiones con el protocolo de control de transmisión (TCP) utilizado para la comunicación por Internet.

Protocolo de transporte de control de audio/vídeo (AVCTP)

Utilizado por el perfil de control remoto para transmitir comandos AV/C a través de un canal L2CAP. Los botones de control de música de unos auriculares estéreo utilizan este protocolo para controlar el reproductor de música.

En la pila de protocolos, AVCTP está vinculado a L2CAP.

Protocolo de transporte de datos de audio/vídeo (AVDTP)

Utilizado por el perfil de distribución de audio avanzado para transmitir música a auriculares estéreo a través de un canal L2CAP. Diseñado para ser utilizado por el perfil de distribución de vídeo.

En la pila de protocolos, AVDTP está vinculado a L2CAP.

Intercambio de objetos (OBEX)

El intercambio de objetos (OBEX; también conocido como IrOBEX ) es un protocolo de comunicación que facilita el intercambio de objetos binarios entre dispositivos. Es mantenido por la Infrared Data Association , pero también ha sido adoptado por el Bluetooth Special Interest Group y la división SyncML de la Open Mobile Alliance (OMA).

En Bluetooth, OBEX se utiliza para muchos perfiles que requieren un intercambio de datos sencillo (por ejemplo, envío de objetos, transferencia de archivos, procesamiento básico de imágenes, impresión básica, acceso a la agenda telefónica, etc.).

Protocolo de Atributo de Baja Energía (ATT)

Similar en alcance a SDP, pero especialmente adaptado y simplificado para Bluetooth de bajo consumo. Permite que un cliente lea y/o escriba ciertos atributos expuestos por el servidor de una manera sencilla y respetuosa con el medio ambiente.

En la pila de protocolos, ATT está vinculado a L2CAP.

Protocolo de gestión de seguridad de baja energía (SMP)

Esto lo utilizan las implementaciones de Bluetooth Low Energy para el emparejamiento y la distribución de claves específicas para cada medio de transporte.

En la pila de protocolos, SMP está vinculado a L2CAP.

Referencias

  1. "Protocolo de encapsulación de red Bluetooth" . 8 de enero de 2021.
  • Bluetooth.com - Arquitectura de transporte de datos
  • Oracle.com - Descripción general de la pila de protocolos Bluetooth con diagrama (a mitad de la página)
  • Directorio de especificaciones de Bluetooth