Радио
На физическом уровне технология Bluetooth работает на нелицензируемых частотах, предназначенных для промышленного, научного и медицинского применения (industrial, scientific and medical (ISM)) находящихся в диапазоне 2,4ГГц. Система использует трансивер, формирующий сигнал по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — псевдослучайная перестройка рабочей частоты). Трансивер использует бинарную частотную модуляцию с символьным битрейтом 1 мегасимвол в секунду, поддерживающую скорость 1 Мбит/с в режиме ”Basic Rate” и скорость от 2 до 3 Мбит/с в режиме «Enhanced Data Rate».
Радиоканал
Во время работы физический радиоканал разделяется между группой устройств, синхронизированных друг с другом общими часами и шаблоном перестройки частоты.
Сеть Piconet
Сеть состоит из ведущего (Master) и ведомого (Slave) устройств. Ведущим называется устройство, чьи часы и последовательность скачкообразной перестройки частоты используются для синхронизации всех подчиненных устройств. Все остальные устройства в этой сети, синхронизированные к часам ведущего устройства и к его последовательности скачкообразной перестройки частоты, являются ведомыми. Таким образом, устройства являются синхронизированными в одну сеть Piconet, являющуюся основной формой связи Bluetooth.
Перестройка частоты и адаптивная перестройка частоты
Устройства в сети используют определенный шаблон перестройки частоты, который формируется исходя из адреса и времени ведущего устройства. Переключение между частотами для каждого соединения осуществляется псевдослучайным переходом между 79 рабочими частотами шириной в 1 МГц. Для предотвращения интерференции, перестройка частоты может быть адаптирована для исключения части частот, которые используются другими технологиями. Адаптивная перестройка частоты позволяет технологии Bluetooth работать на частотах, совместно применяемых другими технологиями которые, в свою очередь, используют статические частоты в этом диапазоне.
Временной слот и пакеты – дуплексный режим передачи данных
Данные передаются между устройствами пакетами, которые, в свою очередь, передаются по физическому каналу временными интервалами, называемыми слотами. В некоторых случаях ряд последовательных слотов могут быть выделены в отдельный пакет. Перестройка частоты происходит между передачей или приемом пакетов. Технология обеспечивает эффект полного дуплекса при передаче информации посредством использования схемы временного разделения, т.н. “time-division duplex” (TDD).
Протоколы управления связями и каналами
Уровни управления
Над уровнем физического канала находятся уровни связей, каналы с ассоциированными с ними протоколами управления. В технологии Bluetooth определена следующая иерархия уровней связей и каналов, начиная от физического канала, находящегося в самом низу иерархии: уровень физического канала, уровень физической связи, уровень логического транспорта, уровень логической связи и канал управления логической связью и уровнем адаптации (L2CAP).
Физические связи
Внутри физического канала физическая связь образуется между любыми двумя устройствами, передающими между собой пакеты в обоих направлениях. В сети piconet физический канал имеет ограничение на то, какие устройства могут создавать физическую связь. А именно физическая связь может существовать между ведомым и ведущими устройствами и не может создаваться непосредственно между ведомыми устройствами.
Логические связи
Физические связи используются как транспорт для одного или нескольких логических связей, которые, в свою очередь, поддерживают одноадресную синхронную, асинхронную и изохронную передачу данных и широковещательную передачу. Трафик в логических связях мультиплексируется и передается в физическую связь путем использования слотов, которые выделяются планировщиком менеджера ресурсов.
Протокол управления связью (Link Manager Protocol) LMP
Протокол, управляющий процедурами установки и конфигурации связи, проверкой подлинности и физическим уровнем, передаваемый на уровне логических связей поверх данных называется протоколом управления связью (LMP). Устройства, подключенные к сети piconet, по умолчанию используют асинхронный не ориентированный на соединение логический транспорт (Asynchronous Connectionless Link (ACL)), используемый для переноса управляющих данных протокола LMP. По умолчанию логический транспорт ACL единственный, который создается при соединении устройств. Дополнительные логические транспорты могут создаваться при необходимости для передачи синхронных данных.
Менеджер связи использует LMP для управления работой устройств в сети piconet и предоставляет услуги по управлению нижними физическими архитектурными слоями (трансивер и baseband).
Протокол управления логической связью и адаптацией (Logical Link Control and Adaptation Protocol) L2CAP
Уровень L2CAP находится над уровнем baseband и обеспечивает для приложений и сервисов абстракцию, основанную на каналах. Уровень осуществляет сегментацию и повторную сборку данных от приложений, мультиплексирование и демультиплексирование нескольких каналов через общую логическую связь. L2CAP имеет отдельный канал управления и использует ACL для передачи управляющих данных. Данные приложений, предоставляемых для протокола L2CAP, могут передаваться любой логической связью, поддерживаемой протоколом L2CAP.