Módulos centrales de la arquitectura
Índice de materias
Definición del núcleo del sistemaEl núcleo del sistema Bluetooth se estructura en cuatro capas inferiores con protocolos asociados definidos por las especificaciones o perfiles Bluetooth. También incluye un protocolo de comunicación entre capas a nivel de servicios; el protocolo de descubrimiento de servicios (SDP), que determina los servicios Bluetooth disponibles, y un perfil de acceso genérico (GAP), que especifica los requisitos generales de los perfiles. Una aplicación Bluetooth completa precisa varios servicios adicionales y protocolos de capas superiores, que se definen en la especificación Bluetooth.
Controlador BluetoothLas tres capas inferiores se agrupan, a veces, en un subsistema denominado módulo o controlador Bluetooth. Se trata de una implantación habitual que requiere una interfaz de comunicaciones física entre el controlador Bluetooth y el resto del sistema: la capa L2CAP, las capas de servicios y las capas superiores, lo que se conoce con el nombre de anfitrión Bluetooth. Aunque esta interfaz es opcional, el diseño de la arquitectura permite su incorporación. La especificación Bluetooth hace posible la compatibilidad entre distintos sistemas Bluetooth mediante la definición de los mensajes de protocolo que se intercambian entre las capas equivalentes. También determina una interfaz común entre los controladores y anfitriones Bluetooth para compatibilizar los distintos subsistemas.
La especificación define, igualmente, varios módulos funcionales y la ruta seguida por los servicios y datos intercambiados entre ellos. Los módulos funcionales del esquema aparecen sólo a título informativo. En general, la especificación Bluetooth no concreta los detalles de las distribuciones, salvo en los casos donde resulta realmente necesario para garantizar la compatibilidad.
Protocolos y señales del núcleo del sistemaAsí mismo, se indican las interacciones comunes en los diferentes tipos de dispositivos, para que éstos puedan intercambiar señales de protocolo de acuerdo con la especificación Bluetooth. La pila de protocolos que conforma el núcleo del sistema Bluetooth está compuesta por: un protocolo de radiofrecuencia (RF), un protocolo de control de enlace (LCP), un protocolo de gestión de enlace (LMP) y un protocolo de adaptación y de control de enlace lógico (L2CAP), todos ellos descritos en la especificación Bluetooth. Además, hay que sumar el protocolo de descubrimiento de servicios (SDP) requerido por todas las aplicaciones Bluetooth.
El núcleo del sistema Bluetooth ofrece sus servicios a través de varios puntos de acceso que se muestran en el diagrama como elipses. Consisten, esencialmente, en primitivas básicas que controlan el núcleo del sistema Bluetooth. Pueden dividirse en tres tipos: servicios de control de dispositivos que modifican el funcionamiento y los modos del dispositivo Bluetooth; servicios de control de transporte que crean, modifican y liberan portadores de tráfico (canales y enlaces), y servicios de datos utilizados para enviar la información de la transmisión a través de portadores de tráfico. Normalmente, los dos primeros servicios suelen pertenecer al plano C (control) y, el último, al plano U (usuario).
Interfaz del controlador del anfitrión (HCI): divide la pila Bluetooth en controlador y anfitrión También se define una interfaz de servicios para el controlador Bluetooth, de forma que pueda considerarse un componente estándar. En esta configuración, el controlador Bluetooth opera en las tres capas inferiores, y la capa L2CAP se incluye con el resto de la aplicación Bluetooth en el sistema anfitrión. La implantación de la interfaz de servicios estándar, denominada interfaz HCI o Interfaz del controlador del anfitrión, es opcional.
Puesto que la arquitectura Bluetooth ofrece la posibilidad de separar la comunicación del anfitrión y el controlador a través de la interfaz HCI, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones. Se presupone que la capacidad de transmisión de datos del búfer del controlador Bluetooth es limitada en comparación con el anfitrión. Por ello, se espera que la capa L2CAP realice funciones básicas de gestión de recursos al enviar unidades PDU al controlador, para la comunicación con un dispositivo idéntico; entre otras: la segmentación de los bloques de información intercambiados (SDU) en unidades PDU más manejables, la fragmentación de PDU en paquetes de inicio y continuación de un tamaño adecuado para los búfer del controlador y, finalmente, la gestión del uso de dichos búfer para asegurar la disponibilidad de canales que garanticen la calidad de servicio (QoS).
Detección de errores en la capa L2CAPLa capa de banda base proporciona el protocolo básico de solicitud de repetición automática (ARQ) en la tecnología Bluetooth. La capa L2CAP puede ofrecer, opcionalmente, funciones de detección de errores y retransmisión de PDU, opción que se recomienda en aplicaciones que precisen disminuir al mínimo la probabilidad de errores no detectados en los datos de los usuarios. Otra función opcional que ofrece la capa L2CAP es el control de flujo mediante una ventana que permite gestionar la asignación del búfer en el dispositivo receptor. Ambas funciones pueden mejorar la calidad de servicio en algunas situaciones.
Todas estas consideraciones pueden no ser necesarias en los casos en los que la tecnología Bluetooth integrada combina las distintas capas en un único sistema. No obstante, los modelos generales de arquitectura y QoS se han establecido teniendo en cuenta estos factores para la aplicación de un denominador común.
Prueba de interfaces: RF e interfaz de control de pruebas (TCI)Para la implementación del núcleo de sistema Bluetooth es necesario realizar pruebas de conformidad automáticas. Para ello, el responsable de las pruebas debe controlar la implementación a través de la interfaz RF, que es común a todos los sistemas Bluetooth, y a través de la interfaz de control de pruebas (TCI), que sólo se utiliza para las comprobaciones de conformidad.
A través de la interfaz RF, se realizan intercambios con la implementación bajo prueba (IUT) para comprobar que las respuestas de los dispositivos remotos a las solicitudes son correctas. A través de la interfaz TCI, se controla la IUT para que inicie el intercambio utilizando la interfaz RF, de forma que también se verifique la conformidad en este sentido.
Para probar las diferentes capas y protocolos de la arquitectura, la interfaz TCI se sirve de un conjunto de comandos distintos (interfaz de servicios): un subconjunto de los comandos HCI emitidos por la interfaz de servicios TCI para cada una de las capas y protocolos que componen el subsistema controlador Bluetooth. Las pruebas de la capa y protocolo L2CAP se realizan mediante otra interfaz de servicios distinta. Puesto que la interfaz de servicios L2CAP no está definida en la especificación principal Bluetooth, se establece por separado en la especificación TCI. La implementación de la interfaz de servicios L2CAP sólo se precisa para las pruebas de conformidad.
Volver al principio
Módulos centrales de la arquitectura
Gestor de canalesEl gestor de canales se encarga de crear, gestionar y eliminar los canales L2CAP que se ocupan de la transferencia de protocolos de servicios y del flujo de datos de las aplicaciones. Este gestor se sirve del protocolo L2CAP para interactuar con el gestor de canales del dispositivo remoto (idéntico) y crear, así, canales L2CAP que conecten ambos extremos a las entidades apropiadas. El gestor de canales se comunica con el gestor de enlaces local para crear nuevos enlaces lógicos, en caso de ser necesarios, y configurar dichos enlaces para proporcionar la calidad de servicio requerida atendiendo al tipo de datos transferidos.
Gestor de recursos L2CAPEl módulo de gestión de recursos L2CAP se ocupa de organizar el envío de fragmentos PDU a la banda base y de la programación de canales para que no se niegue el acceso de los canales L2CAP con ciertos parámetros QoS al canal físico debido a la saturación de los recursos del controlador Bluetooth. Esto es necesario porque el modelo de arquitectura no presupone que el búfer del controlador Bluetooth sea ilimitado o que la canalización de la interfaz HCI tenga un ancho de banda infinito.
Los gestores de recursos L2CAP pueden supervisar, igualmente, la conformidad del tráfico para asegurar que las aplicaciones están enviando los SDU de la capa L2CAP dentro de los términos indicados en los parámetros QoS. El modelo general de transmisión de datos en la tecnología Bluetooth presupone que las aplicaciones actuarán como corresponde y no define cómo responderá la implementación ante este tipo de problemas.
Gestor del dispositivoEl gestor del dispositivo es un módulo en la banda base que controla el funcionamiento general del dispositivo equipado con tecnología Bluetooth. Se encarga de todas las operaciones del sistema Bluetooth sin relación directa con la transferencia de datos, como la detección de otros dispositivos con tecnología Bluetooth en las proximidades, la conexión con otros dispositivos Bluetooth o la activación del modo visible o de conexión de los dispositivos Bluetooth locales.
Para llevar a cabo sus funciones, el gestor del dispositivo solicita acceso al canal de comunicación desde el controlador de recursos de la banda base.
También controla el funcionamiento del dispositivo local mediante varios comandos HCI, como la gestión del nombre del dispositivo local o las clave de enlace almacenadas, entre otras funciones.
Volver al principio
Gestor de enlacesEl gestor de enlaces se ocupa de la creación, modificación y liberación de enlaces lógicos (y, en caso de ser necesario, de la comunicación lógica asociada), así como de la actualización de los parámetros relacionados con los enlaces físicos entre dispositivos. Para ello, se comunica con el gestor de enlaces del dispositivo Bluetooth remoto mediante el protocolo de gestión de enlace (LMP).
Este protocolo permite la creación de nuevos enlaces y comunicaciones lógicos entre los dispositivos cuando resulta necesario, así como un control general de las características de los enlaces y la comunicación, tales como la activación del cifrado de la comunicación lógica, la adaptación de la potencia de transmisión en el enlace físico o el ajuste de los parámetros QoS para enlaces lógicos.
Gestor de recursos de la banda baseEl gestor de recursos de la banda base se encarga del acceso a la capa de radio. Tiene dos funciones primordiales. Su principal cometido consiste en programar o establecer el tiempo que permanecerán en los canales físicos las entidades que han negociado su contrato de acceso. Su otra función clave es negociar, precisamente, el contrato de acceso con dichas identidades. Con los contratos de acceso, las entidades se comprometen a ofrecer la calidad de servicios (QoS) necesaria para proporcionar el rendimiento esperado en la aplicación.
Tanto para la negociación del contrato de acceso como para la programación de los canales, se debe tener en cuenta qué procedimientos utilizan radiofrecuencia Bluetooth, tales como el intercambio de datos entre dispositivos conectados a través de enlaces y transportes lógicos; el uso de la capa de radio para llevar a cabo procedimientos de detección, conexión, activación de modo visible o de conexión; o la lectura de la información de las portadoras no utilizadas durante el modo de salto adaptable de frecuencia (AFH).
En algunos casos, la programación de los enlaces lógicos provoca un cambio de canal físico respecto al utilizado anteriormente. Esto puede deberse a la intervención de una scatternet, de una función de detección periódica o de alguna exploración en busca de señales. Cuando los canales físicos no están organizados en ranuras de tiempo, el gestor de recursos también contabiliza el periodo de tiempo necesario para reorganizar las ranuras en el canal físico anterior y en el nuevo. A veces, las ranuras se organizan sin necesidad de intervenir, ya que se utiliza como referencia el mismo reloj del dispositivo para ambos canales físicos.
Controlador de enlacesEl controlador de enlaces se ocupa del cifrado y decodificación de los paquetes Bluetooth de la carga útil de datos y los parámetros relacionados con el canal físico, la comunicación lógica y los enlaces lógicos.
Sincronizado con el gestor de recurso, el controlador de enlaces lleva a cabo la señalización del protocolo de control de enlace, que se utiliza para las comunicaciones del control de flujo y confirmación, así como para la retransmisión de señales solicitadas. La interpretación de estas señales es una característica de la comunicación lógica asociada al paquete de banda base. La interpretación y supervisión de la señalización de control de los enlaces se suele asociar al programador del gestor de recursos.
Radio (RF)El módulo RF se encarga de transmitir y recibir paquetes de información del canal físico. Una ruta de control entre la banda base y el módulo RF permite a la banda base controlar el tiempo y la frecuencia de las portadoras del módulo RF. Este módulo actúa como intermediario entre el canal físico y la banda base transformando el flujo de datos al formato requerido en ambos sentidos.
Volver al principio
|