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Topología de una piconet
Los enlaces inalámbricos Bluetooth se forman en el contexto de una piconet. Una piconet se compone de dos o más dispositivos que ocupan el mismo canal físico, por lo que están sincronizados con un mismo reloj y secuencia de salto. El reloj que se utiliza en el conjunto de la piconet es idéntico al reloj Bluetooth de uno de los dispositivos que la conforman, el llamado dispositivo maestro. En cuanto a la secuencia de salto, ésta se deriva del reloj y de la dirección del dispositivo Bluetooth que actúa como maestro. El resto de dispositivos sincronizados recibe el nombre de esclavos. Los términos maestro y esclavo se utilizan para describir las funciones dentro de una piconet. En la misma ubicación puede haber varias piconets distintas. Cada una tendrá un canal físico diferente, es decir, un dispositivo maestro, un reloj y una secuencia de salto independientes.
Un dispositivo Bluetooth puede utilizarse simultáneamente en dos o más piconets mediante un multiplexado por división de tiempo. Ahora bien, este dispositivo Bluetooth no actuará nunca como maestro en más de una piconet. Esto se debe a que la piconet está determinada por la sincronización con el reloj Bluetooth del dispositivo maestro. En cambio, este dispositivo Bluetooth sí podrá hacer las veces de esclavo en diversas piconets.
Cuando un dispositivo Bluetooth participa en dos o más piconets forma parte de lo que se conoce como una scatternet. Esto no implica, necesariamente, que el dispositivo tenga funciones de direccionamiento de redes. Los protocolos básicos de la tecnología Bluetooth no se han desarrollado para ofrecer tales funciones, ya que éstas dependen de protocolos de capas superiores y no se recogen, por tanto, en la especificación principal Bluetooth.
Las comunicaciones y enlaces lógicos, y los canales L2CAP ofrecen funciones para la transferencia de datos.
Modos y procedimientos de operaciónNormalmente, un dispositivo Bluetooth se conecta a otro dispositivo Bluetooth compatible en una piconet para intercambiar datos. En la tecnología inalámbrica Bluetooth, los equipos se comunican directamente (comunicación ad-hoc) y existen, además, procedimientos de operación que facilitan la creación de piconets para que se establezcan comunicaciones adicionales. Los procedimientos y modos se aplican en capas diferentes de la arquitectura, por lo que un dispositivo podrá participar simultáneamente en varios de estos procedimientos y modos.
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Procedimiento de búsqueda o detección (inquiry)Los dispositivos Bluetooth utilizan procedimientos de búsqueda para detectarse entre sí dentro de su radio de alcance.
Este procedimiento de búsqueda es asimétrico. Por una parte, el dispositivo Bluetooth que realiza la búsqueda será el dispositivo de detección y enviará activamente solicitudes a tal efecto. Por otra, los dispositivos Bluetooth que son susceptibles de ser detectados, recibirán la solicitud de búsqueda y responderán convenientemente. Este procedimiento de búsqueda emplea un canal físico especial para las solicitudes y respuestas.
Tanto el dispositivo receptor como el emisor de la solicitud de búsqueda, podrán estar conectados a otro dispositivo con tecnología Bluetooth dentro de una piconet. El tiempo de búsqueda o de ocupación del canal físico correspondiente debe ser proporcional a la demanda de calidad de servicio (QoS) para las comunicaciones lógicas existentes.
El procedimiento de búsqueda no hace uso de las capas de arquitectura superiores al canal físico, si bien podría aparecer un enlace físico transitorio durante el intercambio de información entre el dispositivo receptor y emisor.
Procedimiento de paginación o conexión (paging)
Las conexiones se establecen por un procedimiento asimétrico en el que un dispositivo Bluetooth realiza la paginación o conexión, mientras que otro dispositivo Bluetooth susceptible de conectarse realiza la búsqueda de la señal. Se trata de un procedimiento dirigido, es decir, sólo habrá respuesta del dispositivo Bluetooth hacia el que va destinado.
El dispositivo susceptible de conectarse utiliza un canal físico especial para recibir los paquetes con la solicitud de conexión que envía el dispositivo de paginación. Este canal físico tiene atributos específicos del dispositivo que se va a conectar, de ahí que sólo un dispositivo de paginación con datos del anterior pueda comunicarse en este canal.
Los dispositivos involucrados en el procedimiento pueden estar conectados, a su vez, con otros aparatos con tecnología Bluetooth en una piconet distinta. El tiempo de paginación o de ocupación del canal físico correspondiente debe ser proporcional a la demanda de calidad de servicio (QoS) para las comunicaciones lógicas existentes.
Modo conectado Cuando el procedimiento de conexión se realiza correctamente, los dispositivos quedan físicamente conectados entre sí en una piconet. Esto significa que existe un canal físico de piconet al que están conectados, un enlace físico entre los dispositivos y enlaces lógicos ACL-C y ACL-U predeterminados. Una vez que la conexión está establecida, es posible crear y activar otros enlaces lógicos, así como cambiar los modos de los enlaces lógicos y físicos mientras los dispositivos siguen conectados al canal físico de la piconet. Además, se podrán realizar procedimientos de búsqueda, paginación o exploración, o bien conectarse a otras piconets sin necesidad de abandonar la primera.
Los enlaces lógicos adicionales se crean mediante el gestor de enlaces, que intercambia los mensajes de su protocolo específico (LMP) con el dispositivo Bluetooth remoto a fin de negociar la creación y configuración de tales enlaces. Los enlaces lógicos ACL-C y ACL-U predeterminados se establecen siempre durante el proceso de conexión y se utilizan para los mensajes LMP y el canal de señalización L2CAP respectivamente.
Se ha advertido que cuando dos unidades se conectan a la vez, se crean dos enlaces lógicos predeterminados. Uno de estos enlaces (ACL-C) transporta el protocolo de control LMP, de forma que las capas superiores al gestor de enlaces no pueden detectarlo. El segundo enlace (ACL-U) se encarga del protocolo de señalización L2CAP y los canales de mejor esfuerzo L2CAP multiplexados. Resulta habitual remitirse a una comunicación lógica ACL predeterminada, y si bien puede resolverse en contexto, suele recurrirse al enlace lógico ACL-U predeterminado. Es necesario apuntar que estos dos enlaces lógicos comparten una comunicación lógica.
Mientras un dispositivo esclavo está conectado a una piconet, se produce una comunicación lógica ACL predeterminada entre el dispositivo maestro y esclavo. Existen dos métodos para eliminar esta comunicación. El primero consiste en desconectar el dispositivo del canal físico de la piconet, lo que ocasionará que desaparezca la jerarquía de los canales L2CAP, los enlaces lógicos y las comunicaciones lógicas que vinculan los dispositivos.
El segundo, en crear un enlace físico para que el dispositivo esclavo quede en modo park, es decir, a la espera; tras lo que se dará por concluida la comunicación lógica ACL predeterminada. Esto sólo es posible si se han dado por terminadas todas las comunicaciones lógicas, excepto la de difusión del dispositivo esclavo activo (comunicación ASB) que no puede crearse ni eliminarse directamente. Los dispositivos con comunicación lógica que no sean del tipo ACL ni ASB predeterminado no podrán quedarse en espera.
Cuando el enlace físico del dispositivo esclavo se deja en espera, se activa su comunicación lógica ACL, y la comunicación lógica ASB se sustituye por una de difusión del dispositivo esclavo en espera (comunicación PSB). Los enlaces lógicos ACL-C y ACL-U multiplexados de la comunicación lógica ACL permanecen, pero no se pueden utilizar para la transferencia de datos. El gestor de enlaces del dispositivo maestro deja de utilizar mensajes LMP que puedan transmitirse por el enlace lógico PSB-C. El gestor de canales y el de recursos L2CAP comprueban que no se están enviando datos de unidifusión L2CAP al controlador mientras el dispositivo está en espera. El gestor de canales podrá actuar para dejar en espera o activar el dispositivo según resulte necesario para la transferencia de datos.
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Modo hold o de retenciónEl modo de retención no suele ser habitual, aunque se aplica a las ranuras sin reservar del enlace físico. En este modo, el enlace físico sólo está activo cuando hay ranuras reservadas para el funcionamiento de los enlaces síncronos SCO y eSCO. Los enlaces asíncronos estarán inactivos. Los modos de retención funcionan una vez para cada llamada; terminada la llamada, se vuelve al modo anterior.
Modo sniff o de escucha reducidaEl modo de escucha reducida no es genérico del dispositivo, sino que se aplica a las comunicaciones lógicas ACL predeterminadas, de forma que la disponibilidad de estas comunicaciones se puede modificar definiendo un ciclo de servicio compuesto por periodos de presencia y ausencia. Los dispositivos con comunicaciones lógicas ACL predeterminadas en modo de escucha reducida podrán utilizar los periodos de ausencia para conectarse a otro canal físico o para pasar al modo de ahorro de energía. Este modo sólo afecta a las comunicaciones lógicas ACL predeterminadas (comunicación lógica ACL compartida). Las comunicaciones lógicas SCO o eSCO activas no se verán afectadas. Las comunicaciones lógicas que se dan en el enlace físico del canal físico de la piconet propician periodos de presencia o ausencia para este enlace.
Las comunicaciones lógicas de difusión no tienen establecidos estados de presencia ni de ausencia. El dispositivo maestro debería programar las difusiones para que coincidan con los periodos de presencia del enlace físico dentro del canal físico de la piconet, aunque esto no siempre resulta posible ni práctico. La repetición de las difusiones se configura para mejorar las posibilidades de detección de varios esclavos sin solapar los periodos de presencia. No obstante, las comunicaciones lógicas de difusión no se pueden considerar fiables.
Estado de esperaUn dispositivo esclavo puede permanecer conectado a una piconet aun cuando su enlace físico se encuentre en estado de espera. En este estado, el dispositivo no puede admitir ningún enlace lógico que lo vincule al maestro, salvo por los enlaces lógicos PSB-C y PSB-U necesarios para la comunicación entre el maestro y el esclavo. Cuando el enlace físico dirigido a un dispositivo esclavo se aparta para quedar en espera, los parámetros de comunicación lógica PSB definen limitaciones para la comunicación entre maestro y esclavo. Cuando esta comunicación lógica está inactiva (o ausente), los dispositivos pueden conectarse a otros canales físicos o bien entrar en el modo de ahorro de energía.
Procedimiento de intercambio de funcionesEl procedimiento de intercambio de funciones permite intercambiar las funciones de dos dispositivos conectados a una piconet. Para ello, es necesario pasar del canal físico definido por el dispositivo maestro original al canal físico que definirá el nuevo maestro. En este proceso de salto al nuevo canal, la jerarquía de enlaces físicos y comunicaciones lógicas se elimina para, a continuación, volverse a establecer; no así las comunicaciones lógicas ASB y PSB implícitas de la topología, que no se mantendrán. Tras el intercambio de funciones, el canal físico original de la piconet podrá dejar de existir o seguir activo, si hay dispositivos esclavos que siguen conectados al canal del maestro original.
En el nuevo canal sólo se copian los enlaces lógicos ACL predeterminados y las capas compatibles. Si es necesario copiar otros enlaces lógicos de comunicación, deberá hacerse en capas superiores. Las direcciones de comunicación lógicas (LT_ADDR) de las comunicaciones afectadas podrían no conservarse si el nuevo canal físico utiliza estos valores.
Los valores de calidad de servicio (QoS) o los modos establecidos (como el de escucha reducida) en las comunicaciones lógicas originales se pierden tras el intercambio de funciones y tendrán que volver a negociarse una vez completada la operación.
Transferencia de datos mejorada (EDR)La transferencia de datos mejorada (EDR) es un método que amplía la capacidad y los tipos de paquetes Bluetooth para aumentar el rendimiento máximo, ofrecer mayor compatibilidad para las conexiones múltiples y rebajar el consumo de energía, sin que se produzcan cambios en el resto de la arquitectura.
Se puede establecer para que funcione de forma independiente en cada comunicación lógica. Una vez activada, los bits del paquete de la cabecera se interpretan de modo distinto a cuando operan en el modo de transferencia básico. Este cambio de interpretación se aprecia en el campo de la dirección de comunicación lógica de la cabecera. Como resultado, la cabecera y la carga útil se reciben y desmodulan según el tipo de paquete. La EDR sólo puede activarse para las comunicaciones lógicas ACL-U y eSCO-S. No así para las ACL-C, SCO-S ni las comunicaciones lógicas de difusión.
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