蓝牙数据传输结构

数据传输结构Bluetooth®数据传输系统实施分层结构。蓝牙系统的描述中说明了蓝牙核心传输层级（包括L2CAP信道）。所有蓝牙运行方式遵循相同的通用传输结构。基于效率和传统理由，蓝牙传输结构包括逻辑层的级次划分，这与逻辑链路和逻辑传输存在明显区分。此级次划分提供了有关逻辑链路的一般和通俗易懂的概念，逻辑链路为两个或以上设备提供独立传输。基于遗留行为理由，逻辑传输分层需要描述部分逻辑链路类型相互依赖的关系。蓝牙1.1版规格规定ACL和SCO链路为物理链路。除增加延伸SCO(eSCO)和日后扩展外，将这两个链路视为逻辑传输类型较为理想，这能更准确地概述它们的用途。但是，这两个链路并不如想象的那么独立，因为它们共享资源，如LT_ADDR和确认/重复请求（ARQ）方案。此结构无法以单一传输层代表这些逻辑传输。其它逻辑传输层在一定程度上说明了这种行为。核心流量承载器蓝牙核心系统为服务协议和应用数据传输提供多个标准的流量承载器。逻辑链路的命名采用相关逻辑传输的名称和表明所传输数据类型的后缀：C用于运载LMP信息的控制链路，U用于运载用户数据（L2CAPPDU）的L2CAP链路，而S用于运载无格式同步或等时数据的串流链路。在不会引起歧义的情况下，逻辑链路的后缀通常会被删除，因此，默认ACL逻辑传输可用来表示ACL-C逻辑链路（在谈到LMP协议时）或ACL-U逻辑链路（在讨论L2CAP层的情况下）。应用流量类型映射至蓝牙核心流量承载器基于流量特征与承载器特征的映射。建议使用这些映射，因为它们提供了传送带有给定特征的数据最自然和最具效率的方式。应用或蓝牙核心系统实施可选择使用不同的流量承载器或不同的映射实现类似的结果。例如，在仅有一个从设备的微微网中，主设备传送L2CAP广播时可选择借助ACL-U逻辑链路，而非通过ASB-U或PSB-U逻辑链路。如果物理信道质量并未降低过多，这将提高带宽方面的效率。仅在保留了应用流量类型特征的情况下才可使用替代传输路径。应用流量类型用于对可能提交至蓝牙核心系统的数据类型进行分类。如果干预过程修改了数据流量，原数据流量类型未必与提交至蓝牙核心系统的数据类型相同。例如，视频数据以恒定速度生成，但中间编码过程可能会将恒定速度更改为变速率，如MPEG4编码。对于蓝牙核心系统而言，重要的仅为所提交的数据特征。成帧数据流量L2CAP层服务为异步和等时用户数据提供帧导向传输。应用以变长帧（最长为信道的最大协定长度）向此服务提交数据，这些帧会以相同形式传送至远程设备的相应应用。应用无需在数据中插入额外的分帧信息，但如有要求亦可以如此（有关分帧对于蓝牙核心系统是不可见的）。连接导向L2CAP信道可创建用于传输两个蓝牙设备之间的单播（点到点）数据。无连接L2CAP信道用于广播数据。在微微网拓扑中，主设备总是广播数据的来源，而从设备为接收设备。广播L2CAP信道进行单向通信。单播L2CAP信道可为单向或双向。L2CAP信道的相关QoS设置定义了传输数据帧的限制因素。例如，这些QoS设置可用于指出数据为异步并因此会在有限的生命期后成为无效数据，数据应在给定的时间期限内发出或数据可靠及应予以无误发送，不论耗时多长。L2CAP信道管理器负责安排在合适的基带逻辑链路上传输L2CAP信道数据帧，可能在带有类似特征的其它L2CAP信道的基带逻辑链路进行多路传输。非成帧数据流量如果因为应用中包括串流成帧或数据为纯串流，应用不要求以帧交付数据，那么应用可避免采用L2CAP信道，并直接使用基带逻辑链路。蓝牙核心系统支持采用SCO-S或eSCO-S逻辑链路，直接传输等时或固定速度（成帧前数据的比特率或帧率）的应用数据。这些逻辑链路保留了物理信道带宽，并提供锁定至微微网时钟的固定速度传输。数据按固定间隔在固定大小的数据包中传输，这两个参数都在信道建立期间协定。eSCO链路拥有更多的比特率选择，而通过在发生错误时进行有限的重发，则提高了可靠性。eSCO逻辑传输支持增强数据率运行，而SCO逻辑传输则不支持。SCO和eSCO逻辑传输不支持多路复用逻辑链路或蓝牙核心的任何其它层级。如果所提交的SCO/eSCO串流是或似乎是固定速率串流，应用可选择对所提交的串流中的多个串流进行分层。应用从基带的可用逻辑链路中选择最合适的逻辑链路类型，创建及配置逻辑链路以传输数据流，及在完成传输时解除相关逻辑链路（应用一般还会使用成帧L2CAP单播信道传输控制类信息至远程设备的同类应用。）如果应用数据为等时及可变速率，那么这仅可由L2CAP单播信道传输，因此将会被视为成帧数据。流量承载器的可靠性蓝牙技术是一个无线通信系统。这个系统在射频较弱的环境中被认为是不可靠的。为抵销这个影响，系统在各层级提供不同程度的保护。基带数据包报头使用前向纠错（FEC）编码和报头错误控制（HEC）分别令接收器纠正错误及侦测纠错后遗留的错误。部分基带数据包类型对有效负载进行FEC。另外，部分基带数据包类型包含循环冗余码校验（CRC）。在ACL逻辑传输中，错误侦测算法的结果用于驱动简单的ARQ协议。通过重新传输未通过接收器的错误校验算法的数据包，这提高了数据的可靠性。此方案可进行修改，通过删除发射器中发送不成功且使用寿命已届满的数据包，支持对延时敏感的数据包。eSCO链路使用经修改的方案，允许有限次数的重发，提高了可靠性。通过此ARQ方法获得的可靠性仅等同于HEC和CRC代码侦测错误的能力。这在大多数情况下是足够的，但对于较长的数据包类型，未发现错误的可能性太高而难以支持特定应用，尤其是需要传输大量数据的应用。L2CAP层具有额外的错误控制层，设计目的在于侦测基带层偶尔未发现的错误及要求重新传输受影响数据。这提供了特定蓝牙应用所需的可靠性水平。广播连接没有反馈路由，不能使用ARQ方法（尽管接收器仍能侦测收到的数据包中的错误）。相反，每个数据包会传输多次，以期接收器能够成功接收到至少一个副本。尽管采用这个方法，但仍不保证成功收到，因此这些链接被视为不可靠。总之，如果链接或信道被视为可靠，这意味着接收器能够侦测已收到数据包中的错误及请求重发直至删除错误。由于所采用的错误侦测系统，已收到的数据中可能仍然存在部分余留（未发现的）错误。L2CAP信道的剩余错误水平与其它通信系统相若，但逻辑链路的剩余错误水平则较高。发射器可删除发送队列中的数据包，如此接收器不会收到序列中的所有数据包。在这种情况下，L2CAP层将获授权侦测遗失数据包。在不可靠的链路中，接收器能够侦测已收到数据包中的错误，但无法请求重发。由接收器传送的数据包可能没有错误，但不保证会收到序列中的所有数据包，因链路被视为基本不可靠。这些链路的的用途十分有限，而且这些用途通常依赖于较高层级在数据有效时持续重复数据。串流链路具有可靠性特征，在一定程度上介于可靠和不可靠链路之间，而这取决于当前的运行条件。传输结构实体蓝牙通用数据包结构通用数据包结构反映蓝牙系统中存在结构层级。数据包结构专为正常运行的优化使用而设计。一般数据包仅包括代表交易所需层级所必要的字段。通过询问扫描物理信道进行的简单询问请求不会创建或需要逻辑链路或更高层级，因此仅包括信道访问代码（与物理信道相关）。微微网的一般通信使用包含所有字段的数据包，因为所有结构层级都获得应用。所有数据包都含有信道访问代码。这用于识别特定物理信道的通信，及排除或忽略恰好在物理位置接近的距离内采用相同射频载体的不同物理信道的数据包。蓝牙数据包结构中并无直接的字段代表或包含有关物理链路的信息。该信息隐含在数据包报头所携带的逻辑传输地址(LT_ADDR)中。大多数数据包都包含数据包报头。数据包报头总是出现在物理信道上传输的数据包中，这些物理信道支持物理链路、逻辑传输和逻辑链路。数据包报头带有LT_ADDR，由各接收设备用于决定数据包是否以该设备作为目标地址及用于内部按路线发送数据包。数据包报头还带有部分LC协议，由逻辑传输运行（ACL和SCO传输除外，这两种传输运行任一逻辑传输上运载的共享LC协议）。EDR数据包在有效负载之前存在保护时间和同步序列。这个字段用于调制方式的物理层更改。有效负载报头出现于支持多逻辑链路的逻辑传输上的所有数据包中。有效负载报头包括一个用于按路线发送有效负载的逻辑链路标识符字段和一个指明有效负载长度的字段。部分数据包类型在数据包有效负载之后还包含CRC，用于侦测已收数据包中的大部分错误。EDR数据包在CRC之后拥有一个尾部。数据包有效负载用于传输用户数据。此数据的诠释取决于逻辑传输和逻辑链路标识符。对于ACL逻辑传输而言，LMP信息和L2CAP信号，以及应用的一般用户数据都以数据包有效负载传输。对于SCO和eSCO逻辑传输而言，有效负载包含逻辑链路的用户数据。物理信道蓝牙无线技术系统的最低结构层级为物理信道。多个类型的物理信道进行了定义。所有蓝牙物理信道均以射频频率及时间参数为特定，并受空域因素限制。对于基本和适配微微网物理信道而言，跳频用于定期更改频率，以降低干扰影响和合规。两个蓝牙设备使用共享的物理信道以进行通信。为进行通信，它们的收发器需要同时调到相同的射频频率，而且需要处于彼此各自的名义射程之内。鉴于射频载体的数量有限，且许多蓝牙设备都可在相同的空间和时间区域内独立运行，因此两个独立的蓝牙设备有很大可能将其收发器调至相同的射频载体，从而导致物理信道冲突。为降低这种冲突带来的不必要影响，物理信道的美称传输都以访问代码开始，该代码用作设备调至物理信道的相关代码。此信道访问代码是物理信道的一个属性。访问代码总是会在每次开始传输数据包的时出现。定义的蓝牙物理信道为四个。每一个都得到了优化，并用于不同的用途。其中两个物理信道（基本微微网信道和适配微微网信道）用于已连接设备之间的通信和与特定微微网关联。其余两个物理信道用于发现蓝牙设备（询问扫描信道）和连接蓝牙设备（呼叫扫描信道）。蓝牙设备在任何特定时间仅可使用其中一个物理信道。为支持多并行操作，设备可在信道之间采用时分多路传输。这样，蓝牙设备就可同时在多个微微网中操作，以及可被发现和连接。无论何时蓝牙设备与物理信道的时间、频率和访问代码同步，蓝牙设备都可被称为与此信道“连接”（无论设备是否是主动通过信道进行通信）。蓝牙规格假设设备在任何时候仅可与一个物理信道连接。高级设备或许能够同时连接至一个以上的物理信道，但蓝牙规格假设这种情况不可能发生。基本微微网信道基本微微网信道用于已连接设备在日常操作过程中的通信。基本微微网信道的特点是通过射频信道实现伪随机跳频。跳频独见于微微网，由主设备的蓝牙设备地址决定。跳频相位由主设备的蓝牙时钟决定。微微网中的所有蓝牙设备都与此信道存在时间或跳跃同步。该信道按时间间隙划分，每个时隙都对应一个射频跳频。连续的跳跃对应于不同的射频跳频。时隙根据微微网主设备的蓝牙时钟编号。数据包由微微网中的蓝牙设备进行传输，并与一个时隙界限的开始对齐。每个数据包都从信道的访问代码开始，这个代码源自微微网的蓝牙设备地址。在基本微微网信道中，主设备控制信道访问。主设备仅在每个已编号的时隙开始传输。主设备传输的数据包与时隙开端保持一致，并界定微微网的时间。由主设备传输的数据包可占用最多五个时隙，取决于数据包的类型。每次主设备传输的都是携带一个物理传输信息的数据包。从设备在物理信道中传输，以作出回应。回应的特征由被定址的物理传输界定。例如，在异步连接逻辑传输中，被定址的从设备通过传输数据包回应，数据包中包含通常与下一个（编号为奇数的）时隙一致的相同逻辑传输的信息。取决于数据包的类型，这种数据包可占用最多五个时隙。在广播逻辑传输中，从设备不得作出回应。基本微微网物理信道的特殊特点在于使用部分保留间隙传输信标列。信标列仅会在微微网物理信道已停用与其连接的从设备的情况下得到使用。在这种情况下，主设备会在保留的信标列间隙中传输数据包（这些数据包由从设备用于与微微网物理信道再次同步）。主设备可从任何一个逻辑传输将数据包传输至这些间隙中，前提是在每个间隙开始进行传输。如果从休眠从设备广播（PSB）逻辑传输传输信息，那么信息将会在信标列间隙中传