Bluetooth ワイヤレス テクノロジの中核には、Bluetooth プロトコル スタック、つまり Bluetooth デバイスが相互に通信する方法を定義する階層構造があります。 この多層スタックは、無線管理からデータ交換、アプリケーション プロファイルに至るまで、あらゆるものを管理します。 各層の役割と責任をさらに詳しく見てみましょう。
無線層 この最下層は、2.4GHz ISM 帯域での無線信号の送受信を処理します。 変調方式、チャネル配置、送信電力レベルなどの物理無線チャネル特性を定義します。 Bluetooth のバージョンが異なれば、使用する無線構成も異なります。 たとえば、Bluetooth Low Energy は、アドバタイズ パケット用の非コード化 GFSK とデータ用のコード化 DPSK という 2 つの変調方式を使用します。
ベースバンド リソース マネージャー 無線層の上に位置するベースバンド リソース マネージャーは、物理的な無線チャネルとリンクの管理を担当します。 デバイスの検出、リンクの形成、接続状態の管理、認証と暗号化のためのセキュリティ プロトコルなどの重要な手順を処理します。 ベースバンドは、マスターとスレーブという 2 つの基本的な役割と、Bluetooth ピコネット トポロジのルールを定義します。
リンク コントローラー リンク コントローラーはベースバンド仕様を実装し、リンク マネージャーと緊密に連携してベースバンド ハードウェアを制御します。 アクティブ/スリープ モードの切り替えなどの操作を処理して電力を最適化します。 エラー チェックも、CRC および ARQ スキームを通じてこの層で行われます。
リンク マネージャー リンク マネージャーは、論理リンクを設定し、サービス品質要件などのリンク パラメーターの制御とネゴシエーションを処理します。 SCO および ACL 論理トランスポートの接続状態、モード、および手順を定義します。 暗号化、役割切り替え、および保留モードの操作もリンク マネージャーによって開始されます。
L2CAP 論理リンク制御および適応プロトコル層は、複数のアプリケーションをエア インターフェイス上で同時に実行できるようにする多重化機能を提供します。 上位層からのデータをベースバンド パケットに分割し、受信側でパケットを再組み立てします。 L2CAP は、オーディオなどの時間に敏感なアプリケーションに保証されたサービスを提供します。
SDP Service Discovery Protocol を使用すると、Bluetooth デバイスは他のデバイスが提供するサービスを検出し、そのデバイスに接続するための要件などの特性を判断できます。 サービス属性のリクエストとレスポンスを定義します。
RFCOMM このケーブル交換プロトコルはシリアル ポートをエミュレートし、バイナリ データの転送を可能にします。 これは ETSI TS 07.10 標準に基づいており、L2CAP 層を介した従来の RS-232 接続を容易にします。
アプリケーション層 最上位層は、Bluetooth アプリケーションの開発を可能にする、採用されたプロトコル、プロファイル、および API で構成されます。 プロファイルは、ヘッドセット、ファイル転送、ネットワークなどの一般的な Bluetooth ユースケースの仕様を定義します。ネットワーク用の PPP やオブジェクト交換用の OBEX などのよく知られたプロトコルがここに存在します。
全体として、Bluetooth プロトコル スタックは高度に構造化されたレイアウトを定義します。 下位層は無線制御を処理し、上位層はデータ交換とアプリケーション フレームワークを実装します。 この設計により、さまざまな Bluetooth バージョンにわたる堅牢な接続と幅広いワイヤレス ユースケースが可能になります。 このスタックは、下位互換性を維持しながら、必要に応じて新しい拡張プロトコルを組み込むように巧みに作成されています。
