Bluetooth จัดเป็นเทคโนโลยีที่อยู่ในระบบ Personal Area Networks (PAN)

System Architecture

Bluetooth ใช้ความถี่ย่าน ISM ที่ 2.4 GHZ โดยใช้เทคนิค FHSS ในการส่งสัญญาณ โดยมีรยะการทำงานไม่เกิน 100 เมตร โดยการส่งข้อมูลรองรับทั้งแบบ asynchronous(data) และ synchronous (Voice) โดยมี bandwidth ที่ 3 Mb/s

  • 3 Voice Channel (ทำงานพร้อมกัน) @ 64Kb/s x 3 Ch. (Up/Down)
  • รับส่งข้อมูลเท่ากัน @ 433.9 Kb/s (Up/Down)
  • รับส่งข้อมูลไม่เท่ากัน @ 723.2Kb/s | 57.6Kb/s (Up or Down)

Bluetooth ใช้2- Gaussian Frequency shift keying (2-GFSK) สำหรับการ modulate สัญญาณ โดยมีเพียง Transceiver (Transmitter/Receiver) ตัวเดียว

Network Topology

Bluetooth เป็น packet-based protocol โดยมีโครงสร้างแบบ master-slave ใน piconet 1 master สามารถมีได้ 7 slave โดยควบคุมในลักษณะ round-robin โดย piconet 2 piconet ขึ้นไปสามารถรวมกันเป็น scatternet ได้ โดยจะมี Active Slave ทำงานระหว่าง piconet

master ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุม clock สำหรับการสื่อสารใน piconet โดย master สามารถสลับการทำงานกับ slave ได้ โดย slave จะทำหน้าที่รับคำสั่งจาก master

Piconet Modes

Standby รอการเชื่อมต่อเข้าสู้ piconet

Inquire หาอุปกรณ์ที่จะเชื่อมต่อด้วย

Page master ต้องการต่อกับ slave

Connected slave/master  อยู่ใน connected mode.

Park Mode

Slave สามารถทำงานใน park mode ได้ถ้าไม่ต้องการส่งข้อมูลเพิ่มเติ่มใดๆ ใน piconet แต่ slave ยังอยากจะ sync ตัวเองอยู่กับระบบ จึงเปลี่ยนมาอยู่ในโหมดนี้ เพราะจะสามารถรับ packet ที่เป็น point-to-multipoint (broadcast) ได้เท่านั้น

Active Mode

เป็นหมดปกติสำหรับ bluetooth ใช้ในการรับส่งข้อมูลทั่วไป

Protocol

Bluetooth ใช้โปรโตคอลจำนวนมาก โดยแบ่งออกเป็น่สองส่วนคือ 1. Controller Stack ที่ทำหน้าที่การส่งข้อมูล และ Host stack ทำการจัดการข้อมูลระดับสูง ส่วนของ Controller นิยมทำเป็นชิป ส่วน Host นั้นจะฝังอยู่ใน OS

Controller Stack

Asynchronous Connection-oriented (ACL)

ใช้าสำหรับการส่งข้อมูลโดยเฉพาะ

  • Forward Error Correction (data rate ตก แต่เพิ่มบิทไว้ช่วยแก้ไขข้อมูล)
  • Modulation (EDR เพิ่ม data rate )

Synchronous Connection-oriented (SCO)

ใช้สำหรับการส่งข้อมูลแบบ voice โดยมี timeslot จองไว้สำหรับส่วนของ up และ down

Link Management Protocol (LMP)

สำหรับการควบคุมลิงค์สัญญาณระหว่างอุปกรณ์ ตั้งแต่การเริ่มเซทอัพ ไปจนถึงการควบคุมขนาดของ packet ตอนส่งข้อมูล รวมทั้งส่วนของ power mode, power consumption, สถานะของอุปกรณ์ใน piconet และจัดการการแลกเปลี่ยนควบคุมลิงค์และ encryption key สำหรับการ  authen และ encryption

Host Controller Interface (HCI)

เป็น interface สำหรับการเข้าใช้งานในส่วนของ hardware โดยจะมี interface ไปยัง baseband controller และ link manger

Host Stack

Logical Link Control and Adaption Protocaol (L2CAP)

ทำการส่ง packet ไปยัง HCI หรือไปยัง Link Manager (สำหรับ Hostless) โดยมีหน้าที่

  • Multiplex ข้อมูลจาก protocol ต่างๆกันสำหรับ การสื่อสารระหว่างอุปกรณ์
  • ทำ segmentation และ reassembly packet
  • ควบคุมการส่งข้อมูลแบบ one-way ในลักษณะ broadcast ไปยังกลุ่มของ อุปกรณ์
  • QoS สำหรับ protocol ชั้นบน
  • Group สำหรับ piconet

L2CAP ใช้ในการสื่อสารผ่านการเชื่อมต่อแบบ ACL หรือ SCO ก็”ด้ เพื่อทำการจัดการ flow และ retransmission

Radio Frequency Communication (RFCOMM)

  • จำลอง serial port
  • ควบคุมการส่งคล้ายกับ TCP

RFCOMM จะเชื่อมต่อโดยตรงกับ L2CAP

Baseband Layer

ทำหน้าที่ในการค้นหาอุปกรณ์และจัดการ Physical Link

Baseband Error Correction
  • 1/3 FEC (data rate ช้าลง 1/3 เพราะ 1 ส่วนเป็น error correction code)
  • 2/3 FEC
  • Automatic Repeat-request (ARQ)

Automatic Repeat Request

เป็น error control ที่ใช้ acknowledgement และ timeout