قائمة بروتوكولات البلوتوث

يستخدم معيار تبادل البيانات اللاسلكي بلوتوث مجموعة متنوعة من البروتوكولات . تُحدد البروتوكولات الأساسية من قِبل منظمة Bluetooth SIG التجارية . كما تم اعتماد بروتوكولات إضافية من هيئات معايير أخرى. تقدم هذه المقالة نظرة عامة على البروتوكولات الأساسية والبروتوكولات المعتمدة واسعة الانتشار.
ينقسم بروتوكول البلوتوث إلى جزأين: "مكدس التحكم" الذي يحتوي على واجهة الراديو الحساسة للتوقيت، و"مكدس المضيف" الذي يتعامل مع البيانات عالية المستوى. يُنفذ مكدس التحكم عادةً في جهاز سيليكون منخفض التكلفة يحتوي على راديو البلوتوث ومعالج دقيق. أما مكدس المضيف، فيُنفذ عادةً كجزء من نظام التشغيل، أو كحزمة قابلة للتثبيت فوق نظام التشغيل. بالنسبة للأجهزة المتكاملة مثل سماعات البلوتوث، يمكن تشغيل مكدس المضيف ومكدس التحكم على نفس المعالج الدقيق لتقليل تكاليف الإنتاج الضخم؛ وهذا ما يُعرف بالنظام غير المضيف .
مجموعة وحدات التحكم
النوع العادي من وصلات الراديو المستخدمة لنقل حزم البيانات العامة باستخدام نظام TDMA بالاستقصاء للتحكم في الوصول. ويمكنها نقل حزم بيانات من أنواع متعددة، والتي يتم تمييزها من خلال:
- المدة (1 أو 3 أو 5 فترات زمنية حسب حجم الحمولة المطلوبة)
- تصحيح الأخطاء الأمامية (مع إمكانية تقليل معدل نقل البيانات لصالح الموثوقية)
- التعديل ( تسمح حزم معدل البيانات المحسّن بمعدل بيانات يصل إلى ثلاثة أضعاف باستخدام تعديل ترددات لاسلكية مختلف للحمولة)
يجب إنشاء اتصال وقبوله بشكل صريح بين جهازين قبل أن يتم نقل الحزم.
تُعاد إرسال حزم ACL تلقائيًا في حال عدم استلام إشعار استلام، مما يسمح بتصحيح وصلة الراديو المعرضة للتداخل. بالنسبة للبيانات المتزامنة ، يمكن تحديد عدد عمليات إعادة الإرسال عن طريق مهلة زمنية محددة؛ ولكن بدون استخدام وضع إعادة الإرسال والتحكم في التدفق L2PLAY أو EL2CAP، يجب على طبقة أعلى معالجة فقدان الحزم .
يتم فصل روابط ACL إذا لم يتم استلام أي شيء خلال فترة مهلة الإشراف؛ المهلة الافتراضية هي 20 ثانية، ولكن يمكن تعديلها بواسطة الجهاز الرئيسي.
رابط الاتصال المتزامن الموجه (SCO)
نوع وصلة الراديو المستخدمة لنقل البيانات الصوتية. وصلة SCO عبارة عن مجموعة من الفترات الزمنية المحجوزة، يفصل بينها فاصل زمني T sco ، يُحدد أثناء إنشاء الوصلة المنطقية بواسطة الجهاز المركزي. يُرسل كل جهاز بيانات صوتية مُشفرة في الفترة الزمنية المحجوزة. لا توجد عمليات إعادة إرسال، ولكن يمكن تطبيق تصحيح الأخطاء الأمامية اختياريًا. يمكن إرسال حزم SCO كل فترة زمنية واحدة أو فترتين أو ثلاث فترات زمنية.
تتيح روابط SCO المحسّنة (eSCO) مرونة أكبر في إعداد الروابط: فقد تستخدم عمليات إعادة الإرسال لتحقيق الموثوقية، وتسمح بمجموعة متنوعة من أنواع الحزم وفترات زمنية أطول بين الحزم مقارنة بـ SCO، مما يزيد من توافر الراديو للروابط الأخرى.
بروتوكول إدارة الروابط (LMP)
يُستخدم للتحكم في وصلة الراديو بين جهازين، وإدارة المركبات المتنقلة، والاستعلام عن إمكانيات الجهاز، والتحكم في الطاقة. مُنفذ على وحدة التحكم.
واجهة وحدة التحكم المضيفة (HCI)
يُوفر هذا المعيار اتصالاً موحداً بين نظام التشغيل المضيف (مثل نظام تشغيل الحاسوب أو الهاتف المحمول) ووحدة التحكم ( دائرة البلوتوث المتكاملة ). كما يسمح باستبدال نظام التشغيل المضيف أو دائرة التحكم المتكاملة بأقل قدر من التعديلات.
توجد عدة معايير لطبقة نقل البيانات في أنظمة التفاعل بين الإنسان والحاسوب ، يستخدم كل منها واجهة أجهزة مختلفة لنقل نفس حزم الأوامر والأحداث والبيانات. وأكثرها شيوعًا هي USB (في أجهزة الكمبيوتر الشخصية) و UART (في الهواتف المحمولة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي).
في أجهزة البلوتوث ذات الوظائف البسيطة (مثل سماعات الرأس)، يمكن تنفيذ حزمة البرامج المضيفة ووحدة التحكم على نفس المعالج الدقيق. في هذه الحالة، تكون واجهة المستخدم الرسومية اختيارية، على الرغم من أنها تُنفذ غالبًا كواجهة برمجية داخلية.
طبقة الربط منخفضة الطاقة (LE LL)
هذا هو المكافئ لبروتوكول LMP الخاص بتقنية Bluetooth منخفضة الطاقة (LE)، ولكنه أبسط. يتم تنفيذه على وحدة التحكم ويدير الإعلان والمسح والاتصال والأمان من مستوى منخفض، قريب من وجهة نظر الأجهزة من منظور Bluetooth.
مجموعة المضيف
بروتوكول التحكم والتكييف للرابط المنطقي (L2CAP)
يُستخدم بروتوكول L2CAP ضمن حزمة بروتوكولات البلوتوث. وهو يمرر الحزم إما إلى واجهة وحدة التحكم المضيفة (HCI) أو، في نظام بدون مضيف، مباشرة إلى رابط مدير الارتباط/ACL.
تشمل وظائف L2CAP ما يلي:
- تجميع البيانات بين بروتوكولات الطبقات العليا المختلفة.
- تجزئة وإعادة تجميع الحزم.
- توفير إدارة نقل البيانات متعددة البث في اتجاه واحد إلى مجموعة من أجهزة البلوتوث الأخرى.
- إدارة جودة الخدمة (QoS) لبروتوكولات الطبقة العليا.
يُستخدم بروتوكول L2CAP للتواصل عبر رابط ACL الخاص بالمضيف. ويتم إنشاء اتصاله بعد إعداد رابط ACL.
في الوضع الأساسي، يوفر بروتوكول L2CAP حزم بيانات بحجم بيانات قابل للتكوين يصل إلى 64 كيلوبايت، مع وحدة نقل قصوى افتراضية (MTU) تبلغ 672 بايت، ووحدة نقل قصوى إلزامية مدعومة تبلغ 48 بايت. في وضعي إعادة الإرسال والتحكم في التدفق، يمكن تهيئة L2CAP لضمان موثوقية البيانات أو عدم تزامنها لكل قناة من خلال إجراء عمليات إعادة إرسال وفحوصات CRC. يتم ضمان الموثوقية في أي من هذين الوضعين بشكل اختياري أو إضافي بواسطة واجهة Bluetooth BDR/EDR اللاسلكية من خلال ضبط عدد عمليات إعادة الإرسال ومهلة التفريغ (المدة الزمنية التي بعدها يقوم الراديو بتفريغ الحزم). كما تضمن الطبقة السفلية ترتيب الحزم.
تُضيف مواصفات EL2CAP نمط إعادة إرسال مُحسّنًا (ERTM) إلى المواصفات الأساسية، وهو نسخة مُطوّرة من أنماط إعادة الإرسال والتحكم في التدفق. يُعدّ نمط ERTM ضروريًا عند استخدام AMP (طبقة MAC/PHY بديلة)، مثل 802.11abgn.
بروتوكول تغليف شبكة البلوتوث (BNEP)
يُستخدم بروتوكول BNEP [ 1 ] لنقل حزم البيانات عبر بروتوكول L2CAP. ويُستخدم هذا البروتوكول في شبكات المناطق الشخصية (PAN) . ويؤدي BNEP وظيفة مشابهة لبروتوكول الوصول إلى الشبكة الفرعية (SNAP) في الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN ).
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط بروتوكول BNEP ببروتوكول L2CAP.
الاتصالات عبر الترددات الراديوية (RFCOMM)
بروتوكول بلوتوث RFCOMM عبارة عن مجموعة بسيطة من بروتوكولات النقل، مبنية على بروتوكول L2CAP، وتوفر منافذ تسلسلية RS-232 محاكاة (تصل إلى ستين اتصالاً متزامناً بجهاز بلوتوث في الوقت نفسه). يعتمد البروتوكول على معيار ETSI TS 07.10.
يُطلق على بروتوكول RFCOMM أحيانًا اسم محاكاة المنفذ التسلسلي . ويعتمد ملف تعريف المنفذ التسلسلي لتقنية البلوتوث (SPP) على هذا البروتوكول.
يوفر بروتوكول RFCOMM تدفق بيانات بسيطًا وموثوقًا للمستخدم، على غرار بروتوكول TCP. ويستخدمه العديد من ملفات تعريف الاتصالات الهاتفية مباشرةً كناقل لأوامر AT، بالإضافة إلى كونه طبقة نقل لبروتوكول OBEX عبر البلوتوث.
تستخدم العديد من تطبيقات البلوتوث بروتوكول RFCOMM نظرًا لدعمه الواسع وتوافر واجهة برمجة التطبيقات (API) الخاصة به على معظم أنظمة التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل التطبيقات التي كانت تستخدم منفذًا تسلسليًا للاتصال بسرعة لاستخدام RFCOMM.
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط RFCOMM بـ L2CAP.
بروتوكول اكتشاف الخدمة (SDP)
يُستخدم بروتوكول وصف الخدمة (SDP) لتمكين الأجهزة من اكتشاف الخدمات التي يدعمها كل منها، والمعايير اللازمة للاتصال بها. على سبيل المثال، عند توصيل هاتف محمول بسماعة بلوتوث، يُستخدم بروتوكول وصف الخدمة لتحديد ملفات تعريف البلوتوث التي تدعمها السماعة ( ملف تعريف السماعة ، ملف تعريف التحدث الحر ، ملف تعريف توزيع الصوت المتقدم ، إلخ) وإعدادات مُضاعِف البروتوكول اللازمة للاتصال بكل منها. تُعرَّف كل خدمة بمعرّف فريد عالمي (UUID)، حيث تُخصَّص للخدمات الرسمية (ملفات تعريف البلوتوث) معرّف UUID مختصر (16 بت بدلاً من 128 بت).
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط بروتوكول SDP ببروتوكول L2CAP.
بروتوكول التحكم في الاتصالات الهاتفية (TCS)
ويشار إليه أيضًا باسم مواصفات بروتوكول التحكم في الاتصالات الهاتفية الثنائية (TCS binary)
يُستخدم هذا البروتوكول لإعداد مكالمات الصوت والبيانات والتحكم بها بين أجهزة البلوتوث. وهو مبني على معيار ITU-T Q.931 ، مع تطبيق أحكام الملحق د، وإجراء الحد الأدنى من التغييرات اللازمة لتقنية البلوتوث.
يُستخدم بروتوكول التحكم بالهاتف (TCS) في أنظمة الاتصال الداخلي (ICP) والهواتف اللاسلكية (CTP). ولا يُطلق على مواصفات بروتوكول التحكم بالهاتف اسم TCP، وذلك لتجنب الخلط بينه وبين بروتوكول التحكم بالنقل (TCP) المستخدم في الاتصالات عبر الإنترنت.
بروتوكول نقل التحكم في الصوت/الفيديو (AVCTP)
يستخدم هذا البروتوكول من قِبل ملف تعريف جهاز التحكم عن بُعد لنقل أوامر الصوت والفيديو عبر قناة L2CAP. وتستخدم أزرار التحكم في الموسيقى على سماعة الرأس الاستريو هذا البروتوكول للتحكم في مشغل الموسيقى.
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط بروتوكول AVCTP ببروتوكول L2CAP.
بروتوكول نقل بيانات الصوت/الفيديو (AVDTP)
يستخدمه ملف تعريف توزيع الصوت المتقدم لبث الموسيقى إلى سماعات الرأس الاستريو عبر قناة L2CAP. وهو مصمم للاستخدام بواسطة ملف تعريف توزيع الفيديو.
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط بروتوكول AVDTP ببروتوكول L2CAP.
تبادل الكائنات (OBEX)
بروتوكول تبادل الكائنات (OBEX؛ ويُسمى أيضًا IrOBEX ) هو بروتوكول اتصالات يُسهّل تبادل الكائنات الثنائية بين الأجهزة. تتولى جمعية بيانات الأشعة تحت الحمراء صيانته ، وقد اعتمدته أيضًا مجموعة الاهتمام الخاصة بتقنية بلوتوث وجناح SyncML التابع لتحالف Open Mobile Alliance (OMA).
في تقنية البلوتوث، يتم استخدام OBEX للعديد من الملفات الشخصية التي تتطلب تبادل بيانات بسيط (مثل دفع الكائنات، ونقل الملفات، والتصوير الأساسي، والطباعة الأساسية، والوصول إلى دفتر الهاتف، وما إلى ذلك).
بروتوكول سمات الطاقة المنخفضة (ATT)
يشبه هذا البروتوكول بروتوكول وصف الجلسة (SDP) في نطاقه، ولكنه مُكيّف ومُبسّط خصيصًا لتقنية بلوتوث منخفضة الطاقة. فهو يسمح للعميل بقراءة و/أو كتابة سمات مُحددة يُوفرها الخادم بطريقة غير مُعقدة ومُوفرة للطاقة.
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط ATT بـ L2CAP.
بروتوكول إدارة أمن الطاقة المنخفضة (SMP)
يتم استخدام هذا بواسطة تطبيقات Bluetooth Low Energy للاقتران وتوزيع المفاتيح الخاصة بالنقل.
في مجموعة البروتوكولات، يرتبط SMP بـ L2CAP.
مراجع
- ↑ "بروتوكول تغليف شبكة البلوتوث" . 8 يناير 2021.
روابط خارجية
- Bluetooth.com - بنية نقل البيانات
- Oracle.com - نظرة عامة على حزمة بروتوكولات بلوتوث مع رسم تخطيطي (في منتصف الصفحة تقريبًا)
- دليل مواصفات البلوتوث
- بلوتوث
- قوائم بروتوكولات الشبكة
