Всем привет, мы снова встретились, я ваш друг Цюаньчжаньцзюнь.

Анализ протокола Bluetooth (1) основные понятия

Bluetooth 4.1 представляет собой мешанину: BR/EDR следует старой спецификации Bluetooth; LE является плагиатом 802.15.4; AMP напрямую использует 802.11; Цель всего этого — найти компромисс между энергопотреблением и скоростью передачи на основе совместимости и простоты использования.

1. Обзор технологии Bluetooth

1.1 Две технологии Bluetooth: классический Bluetooth (называемый BT) и Bluetooth Low Energy (BLE).

Протокол Bluetooth включает в себя две технологии: классический Bluetooth (сокращенно BT) и Bluetooth Low Energy (сокращенно BLE). Обе технологии включают в себя такие механизмы, как управление обнаружением и управление соединениями, но они несовместимы! Таким образом, существуют различия между одномодовым и двухрежимным Bluetooth с точки зрения аппаратных модулей. Bluetooth в смартфонах — это двухрежимный Bluetooth, который может поддерживать классический Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением.

• Двухрежимный Bluetooth: поддерживает все функции Bluetooth Low Energy и Bluetooth Classic.
• Bluetooth Low Energy: поддерживает только Bluetooth Low Energy и не поддерживает Bluetooth Classic.
• Классический Bluetooth: Поддерживает только классический Bluetooth, не поддерживает Bluetooth Low Energy.

1.1.1 Классический Bluetooth (BT): технология BR, технология EDR, технология AMP.

Классический Bluetooth — это настоящая технология Bluetooth. Когда появился Bluetooth, использовалась технология BR. В то время теоретическая скорость передачи данных Bluetooth могла достигать только 721,2 Кбит/с. В ту эпоху модем со скоростью 56 Кбит/с был очень продвинутым, и эту скорость можно было назвать ошеломляющей! Но технологии меняются так быстро, что технология БР устаревает в мгновение ока. Что делать? После некоторых изменений и повышения скорости появляется Enhanced Data Speed.

При использовании Bluetooth с технологией EDR теоретическая скорость может достигать 2,1 Мбит/с. Это обновление весьма элегантно, поскольку в аппаратной архитектуре, архитектуре программного обеспечения и использовании изменений не произошло.

Может быть вы догадались, что EDR снова устарел. Посмотрите на чужой WIFI (WLAN), десятки Мбит/с, сотни Мбит/с, у нас всего 2,1Мбит/с, что очень мизерно! Что делать? У организации Bluetooth возникла плохая идея: Эй, WIFI! Одолжите мне свой физический уровень и уровень MAC! Это AMP (альтернативное расширение уровня MAC и PHY). Эмма, наконец-то вздохни с облегчением, мы можем достичь скорости 54 Мбит/с.

Однако из-за очевидных различий между физическим уровнем самого Bluetooth и технологией AMP это расширение может использоваться только взаимозаменяемо (Alternate), то есть есть я (BR/EDR), но не ты (AMP).

1.1.2 Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE): технология LE

Вышеуказанное представляет собой путь технической эволюции классического Bluetooth, который заключается в ускорении, ускорении и увеличении скорости передачи данных. Но энергия сохраняется. Если вы хотите передавать быстрее, вам придется потреблять больше энергии. Существует множество сценариев приложений, которые не заботятся о скорости передачи, но очень заботятся о энергопотреблении. Это основа технологии Bluetooth Low Energy (BLE).

Технология BLE сильно отличается от классической технологии Bluetooth, или можно сказать, что это две разные технологии, обе из которых имеют префикс «Bluetooth». Эту разницу и поведенческие характеристики ЛЭ мы объясним подробно позже.

1.2 Состав технологической системы Bluetooth

На рисунке выше описан состав системы Bluetooth. Нам необходимо обратить внимание на следующие характеристики:

• 1) Компоненты системы Bluetooth, описанные на рисунке, например Bluetooth Ядро и Bluetooth Все приложения, такие как хост и контроллер, относятся к «логическому сущность”。так называемый“логическая сущность”,Необходимо отделиться от «физических сущностей» повседневной жизни. Например, при проектировании схем,Чип Bluetooth и главный процессор управления,Речь идет о физических лицах. Протокол Bluetooth описывает эту «логическую сущность».,Не обязательно соответствует один к одному с физическими объектами,Как и в практическом применении,Хост и приложение Bluetooth могут располагаться в одном физическом объекте (главный процессор управления), тогда как контроллер расположен в другом физическом объекте (чип Bluetooth).。
• 2) Протокол Bluetooth предусматривает два уровня протоколов, а именно основной протокол Bluetooth (Bluetooth Core) и протокол прикладного уровня Bluetooth (Bluetooth Application）。Bluetoothосновной протоколсосредоточиться Описание и спецификация базовой технологии Bluetooth предоставляют только базовые механизмы и не заботятся о том, как использовать эти механизмы. Протокол прикладного уровня Bluetooth основан на базовом протоколе Bluetooth и определяет различные определения на основе конкретных требований приложения. Различные стратегии. такие как FTP, передача файлов, локальная сеть и т. д.
• 3）Bluetooth Ядро состоит из двух частей: хоста и контроллера. Эти две части играют несколько разные роли в разных технологиях Bluetooth (BR/EDR, AMP, LE), но их общие функции одинаковы. Контроллер отвечает за определение технических характеристик оборудования, таких как RF и основная полоса частот, а также абстрагирование логических каналов связи (логический Link); Хост отвечает за более дружественную инкапсуляцию на основе логических ссылок, чтобы детали технологии Bluetooth могли быть экранированы и Bluetooth. Приложение более удобно в использовании.
• 4) В системе есть только один Хост, но может быть один или несколько Контроллеров. Например: отдельный контроллер LE; отдельный контроллер BR/EDR; отдельный контроллер LE+BR/EDR; добавление одного или нескольких дополнительных контроллеров AMP на основе отдельного контроллера BR/EDR или LE+BR/EDR.

2. BR/EDR vs LE vs AMP

На этом изображении представлен обзор ядра Bluetooth. В нем приведены некоторые приблизительные сведения о физическом канале RF, физическом канале основной полосы, логическом канале, LMP, L2CAP и других концепциях. Как видно из этого изображения, BR/EDR, AMP, BLE и другие технологии имеют следующие характеристики:

• 1) Технология BR/EDR слишком сильно фокусируется на связи «точка-точка», поэтому, хотя концепции многоадресной (однонаправленной) и широковещательной передачи (Broadcast) упоминаются на нижнем уровне протокола (например, логическом канале), в сценариях приложений верхнего уровня соответствующего приложения почти нет (и его существование невозможно).
• 2) Однако с развитием Интернета вещей потребность отрасли в простой многоадресной или широковещательной связи, не требующей подключения, становится все более актуальной. Поэтому технология BLE была модифицирована в протоколах RF и Baseband для адаптации к ним. Это требование состоит в том, чтобы изменить метод скачкообразной перестройки исходных 79 каналов, сократить количество каналов до 40 и сохранить не менее 3 фиксированных каналов для широковещательной связи. Скачок частоты будет осуществляться только на остальных 37 каналах данных.
• 3) Из-за этого изменения исходные концепции поиска/подключения/сопряжения больше не существуют в BLE и заменены такими концепциями, как рекламодатель и инициатор. Но на последующем уровне передачи данных мы старались сохранить их как можно более последовательными.
• 4) Для AMP это контроллер на базе BR/EDR. После завершения обычного соединения «точка-точка» два устройства Bluetooth обсуждают, нужно ли передавать последующую передачу данных в AMP. на контроллере. это блютуз Технология AMP, представленная в версии 3.0.

Издатель: Лидер стека программистов полного стека, укажите источник для перепечатки: https://javaforall.cn/127585.html Исходная ссылка: https://javaforall.cn