Bluetoothプロトコルのリスト

ワイヤレス データ交換規格Bluetooth では、さまざまなプロトコルが使用されます。コア プロトコルは、業界団体Bluetooth SIGによって定義されています。追加のプロトコルは、他の標準化団体から採用されています。この記事では、コア プロトコルと、広く使用されている採用済みプロトコルの概要を説明します。

Bluetooth は、タイミングが重要な無線インターフェイスを含む「コントローラ スタック」と、高レベルのデータを処理する「ホスト スタック」の 2 つの部分に分かれています。コントローラ スタックは、通常、Bluetooth 無線とマイクロプロセッサを含む低コストのシリコン デバイスに実装されます。ホスト スタックは、通常、オペレーティング システムの一部として、またはオペレーティング システム上にインストール可能なパッケージとして実装されます。Bluetooth ヘッドセットなどの統合デバイスの場合、ホスト スタックとコントローラ スタックを同じマイクロプロセッサで実行して、大量生産コストを削減できます。これは、ホストレスシステムと呼ばれます。

ポーリングTDMA方式を使用してアクセスを調停する一般的なデータ パケットに使用される通常の無線リンク タイプ。次の特徴によって区別される複数のタイプのパケットを伝送できます。

• 長さ（必要なペイロードサイズに応じて1、3、または5タイムスロット）
• 前方誤り訂正（信頼性を優先してデータレートを下げるオプション）
• 変調（拡張データレートパケットは、ペイロードに異なるRF変調を使用することで最大3倍のデータレートを可能にします）

パケットを転送する前に、2 つのデバイス間で接続を明示的に設定し、受け入れる必要があります。

ACL パケットは、確認応答がない場合には自動的に再送信されるため、干渉を受ける無線リンクを修正できます。アイソクロナスデータの場合、再送信回数はフラッシュ タイムアウトによって制限できますが、L2PLAY 再送信およびフロー制御モードまたは EL2CAP を使用しない場合、上位層でパケット損失を処理する必要があります。

監視タイムアウト期間内に何も受信されなかった場合、ACL リンクは切断されます。デフォルトのタイムアウトは 20 秒ですが、マスターによって変更される場合があります。

音声データに使用される無線リンクのタイプ。SCO リンクは、中央デバイスによって論理リンクの確立時に決定される SCO 間隔 T _scoで区切られた予約済みタイムスロットのセットです。各デバイスは、予約済みタイムスロットでエンコードされた音声データを送信します。再送信はありませんが、オプションで前方誤り訂正を適用できます。SCO パケットは、1、2、または 3 タイムスロットごとに送信できます。

拡張 SCO (eSCO) リンクを使用すると、リンクの設定の柔軟性が向上します。再送信を使用して信頼性を実現したり、SCO よりも幅広いパケット タイプやパケット間の間隔を許可したりできるため、他のリンクの無線可用性が向上します。

2 つのデバイス間の無線リンクの制御、モバイル DMV、デバイスの機能の照会、および電源制御に使用されます。コントローラーに実装されています。

ホスト スタック (PC や携帯電話の OS など) とコントローラ (Bluetooth 集積回路 (IC)) 間の標準化された通信。この標準により、最小限の調整でホスト スタックまたはコントローラ IC を交換できます。

HCI トランスポート層標準には複数の種類があり、それぞれが異なるハードウェア インターフェイスを使用して、同じコマンド、イベント、およびデータ パケットを転送します。最も一般的に使用されるのは、USB (PC) とUART (携帯電話や PDA) です。

シンプルな機能を持つ Bluetooth デバイス (ヘッドセットなど) では、ホスト スタックとコントローラを同じマイクロプロセッサに実装できます。この場合、HCI はオプションですが、多くの場合、内部ソフトウェア インターフェイスとして実装されます。

これはBluetooth Low Energy (LE)の LMP に相当しますが、よりシンプルです。コントローラに実装され、Bluetooth の観点からハードウェアの観点に近い低レベルでアドバタイズ、スキャン、接続、セキュリティを管理します。

L2CAPは Bluetooth プロトコル スタック内で使用されます。パケットをホスト コントローラ インターフェイス (HCI) に渡すか、ホストレス システムの場合はリンク マネージャ/ACL リンクに直接渡します。

L2CAP の機能は次のとおりです。

• 異なる上位層プロトコル間でデータを多重化します。
• パケットの分割と再構成。
• 他の Bluetooth デバイスのグループへのマルチキャスト データの単方向送信管理を提供します。
• 上位層プロトコルのサービス品質(QoS) 管理。

L2CAP はホスト ACL リンクを介して通信するために使用されます。ACL リンクがセットアップされた後に接続が確立されます。

基本モードでは、L2CAP は、最大 64 kB まで設定可能なペイロードを持つパケットを提供します。デフォルトの MTU は 672 バイト、サポートされる最小必須 MTU は 48 バイトです。再送信モードとフロー制御モードでは、再送信と CRC チェックを実行することで、L2CAP をチャネルごとに信頼性の高いデータまたは非同期データに設定できます。これらのモードのいずれにおいても、信頼性は、再送信回数とフラッシュ タイムアウト (無線がパケットをフラッシュするまでの時間) を設定することで、下位層の Bluetooth BDR/EDR エア インターフェイスによってオプションで、または追加で保証されます。順序どおりのシーケンスは下位層によって保証されます。

EL2CAP 仕様では、コア仕様に拡張再送信モード(ERTM) が追加されています。これは、再送信モードとフロー制御モードの改良版です。ERTM は、802.11abgn などの AMP (代替 MAC/PHY) を使用する場合に必要です。

BNEP ^[1]は、L2CAP上でネットワークパケットを配信するために使用されます。このプロトコルは、パーソナルエリアネットワーキング（PAN）プロファイルによって使用されます。BNEPは、無線LANのサブネットワークアクセスプロトコル（SNAP）と同様の機能を実行します。

プロトコル スタックでは、BNEP は L2CAP にバインドされます。

Bluetooth プロトコル RFCOMM は、L2CAP プロトコルに基づいて作成されたシンプルなトランスポート プロトコルのセットで、エミュレートされたRS-232 シリアル ポート(一度に Bluetooth デバイスに最大 60 の同時接続) を提供します。このプロトコルは、ETSI 標準 TS 07.10 に基づいています。

RFCOMM はシリアル ポート エミュレーションと呼ばれることもあります。Bluetoothシリアル ポート プロファイル(SPP) はこのプロトコルに基づいています。

RFCOMM は、TCP と同様に、ユーザーにシンプルで信頼性の高いデータ ストリームを提供します。多くの電話関連プロファイルによって AT コマンドのキャリアとして直接使用されるほか、Bluetooth 経由の OBEX のトランスポート層としても使用されます。

多くの Bluetooth アプリケーションは、RFCOMM が広くサポートされており、ほとんどのオペレーティング システムで公開されている API があるため、RFCOMM を使用しています。また、シリアル ポートを使用して通信していたアプリケーションは、RFCOMM を使用するように簡単に移植できます。

プロトコル スタックでは、RFCOMM は L2CAP にバインドされます。

デバイスが相互にサポートしているサービスと、それらのサービスに接続するために使用するパラメータを検出できるようにするために使用されます。たとえば、携帯電話を Bluetooth ヘッドセットに接続する場合、SDP を使用して、ヘッドセットでサポートされているBluetooth プロファイル(ヘッドセット プロファイル、ハンズフリー プロファイル、高度なオーディオ配信プロファイルなど) と、各プロファイルに接続するために必要なプロトコル マルチプレクサ設定が決定されます。各サービスは、Universally Unique Identifier (UUID) によって識別され、公式サービス (Bluetooth プロファイル) には短縮形式の UUID (128 ビットではなく 16 ビット) が割り当てられます。

プロトコル スタックでは、SDP は L2CAP にバインドされます。

テレフォニー制御プロトコル仕様バイナリ（TCSバイナリ） とも呼ばれる

Bluetooth デバイス間の音声通話とデータ通話の設定と制御に使用されます。このプロトコルは ITU-T 標準Q.931に基づいており、Annex D の規定が適用され、Bluetooth に必要な最小限の変更のみが加えられています。

TCS は、インターコム(ICP) プロファイルとコードレス電話(CTP) プロファイルで使用されます。電話制御プロトコル仕様は、インターネット通信に使用される伝送制御プロトコル (TCP) との混同を避けるため、TCP とは呼ばれません。

リモート コントロール プロファイルによって使用され、 L2CAP チャネルを介してAV/Cコマンドを転送します。ステレオ ヘッドセットの音楽コントロール ボタンは、このプロトコルを使用して音楽プレーヤーを制御します。

プロトコル スタックでは、AVCTP は L2CAP にバインドされます。

高度なオーディオ配信プロファイルによって使用され、L2CAP チャネルを介してステレオ ヘッドセットに音楽をストリーミングします。ビデオ配信プロファイルによって使用されることを目的としています。

プロトコル スタックでは、AVDTP は L2CAP にバインドされます。

オブジェクト交換(OBEX、IrOBEXとも呼ばれる) は、デバイス間でのバイナリ オブジェクトの交換を容易にする通信プロトコルです。これは、Infrared Data Associationによって管理されていますが、 Bluetooth Special Interest GroupやOpen Mobile Alliance (OMA) のSyncML部門でも採用されています。

Bluetooth では、単純なデータ交換 (オブジェクト プッシュ、ファイル転送、基本的なイメージング、基本的な印刷、電話帳へのアクセスなど) を必要とする多くのプロファイルに OBEX が使用されます。

SDP と範囲は似ていますが、低エネルギー Bluetooth 用に特別に調整され、簡素化されています。これにより、クライアントは、複雑でない低電力フレンドリーな方法で、サーバーによって公開される特定の属性を読み取ったり書き込んだりすることができます。

プロトコル スタックでは、ATT は L2CAP にバインドされます。

これは、Bluetooth Low Energy 実装によってペアリングとトランスポート固有のキー配布に使用されます。

プロトコル スタックでは、SMP は L2CAP にバインドされます。

• Bluetooth.com - データ転送アーキテクチャ
• Oracle.com - Bluetooth プロトコル スタックの概要と図 (ページの途中)
• Bluetooth仕様ディレクトリ