1 一般描述

藍芽無線技術是一種短距離通訊系統，旨在取代連線行動式和/或固定電子裝置的電纜。藍芽無線技術的主要特點是魯棒性好、功耗低、成本低。核心規範的許多特性是可選的，允許產品差異化。

藍芽無線技術系統有兩種形式：基本速率（BR）和低能耗的（LE）。這兩個系統都包括裝置發現、連線建立和連線機制。基本速率系統包括可選的增強資料速率（EDR）交替的媒體訪問控制（MAC）和物理（PHY）層的擴充套件。基本速率系統提供同步和非同步連線，資料速率為721.2 KB / s的基本速率，2.1 Mb / s的增強資料速率和高速操作高達54兆位元組/秒的802.11AMP。LE系統包括旨在使那些需要低功耗的產品特點，比BR / EDR低複雜度和低成本。LE系統也是為低資料速率的用例和應用程式設計的，並且具有較低的佔空比。根據用例或應用程式，一個系統包括任何可選部件可能比另一個更為優化。

實現這兩種系統的裝置都可以與實現這兩個系統的其他裝置以及實現任一個系統的裝置進行通訊。一些概要檔案和用例只由一個系統支援。因此，實現這兩個系統的裝置都能夠支援最多的用例。藍芽核心系統由主機和一個或多個控制器組成。主機是一個邏輯實體，它定義為非核心配置檔案下面的所有層，並且位於主控制器介面（HCI）之上。控制器是一個邏輯實體，定義為HCI下面的所有層。主機和控制器的實現可以包含HCI的各個部分。在這個版本的核心規範中定義了兩種控制器：主控制器和輔助控制器。

藍芽核心的實現只有一個主控制器，它可能是以下配置之一：

• BR / EDR控制器包括無線電，基帶、鏈路管理和可選的HCI。
• 一個LE控制器，包括PHY、鏈路層和可選的HCI。
• 結合BR / EDR控制器部分和LE控制器部分（在前面的兩個子彈識別）到一個單一的控制器。

藍芽核心系統還可以具有由以下配置描述的一個或多個輔助控制器：

一個替代的MAC / PHY（AMP）控制器，包括一個802.11 PAL（協議適配層），802.11 MAC和PHY，以及可選的HCI。

圖1.1：藍芽主機和控制器的組合：（從左至右）：LE只有主控制器，BR / EDR只有主控制器，BR / EDR主控制器和一個AMP輔助控制器，BR / EDR和多重AMP輔助控制器

圖1.2：藍芽主機和控制器的組合（從左到右）：BR/EDR 和 LE 主控制器，BR/EDR 和 LE 主控制器以及一個AMP輔助控制器，BR/EDR 和 LE 主控制器以及一個多重AMP輔助控制器

該規範的卷提供了藍芽系統體系結構、通訊拓撲和資料傳輸特性的概述。規範的這一卷中的文字應被視為資訊，用作背景和上下文設定。

1.1 BR / EDR工作概況

基本速率/增強資料率（BR / EDR）無線電（物理層PHY）工作在2.4 GHz ISM頻段。該系統採用跳頻電臺抗干擾和衰落，提供了許多FHSS（跳頻擴充套件頻譜）技術載體。基本速率無線電操作使用一種成形的二進位制頻率調製來最小化收發器的複雜度。符號速率是每秒1 megasymbol（Msym / S）支援每秒1兆位的位元率（MB / s），以增強資料率，一個總的空氣位元率是2或3Mb/s。這些模式分別被稱為基本速率和增強資料速率。

在典型的操作過程中，物理無線通道由一組與公共時鐘同步的裝置和跳頻模式共享。一個裝置提供同步引用，稱為主控。與主時鐘和跳頻模式同步的所有其他裝置都稱為奴隸。一組裝置同步，以這種方式形成一個微微網。

這是在藍芽BR / EDR無線技術的通訊的基本形式。微微網中的裝置使用特定的跳頻模式，這是由主機的藍芽地址和時鐘中的某些欄位確定的。基本跳頻模式是在ISM頻段的79個頻率相隔1兆赫的偽隨機順序。跳頻模式可以按每一個從屬的方式進行調整，以排除干擾裝置使用的頻率的一部分。自適應跳頻技術提高了藍芽與靜態（非跳躍）ISM系統共存時的共存性。

物理通道被分為時間單元，稱為時隙。在位於這些時隙中的分組中，藍芽裝置之間傳輸資料。當情況允許時，可以將多個連續時隙分配給單個分組。跳頻可能發生在分組的傳送或接收之間。藍芽技術通過使用時分雙工（TDD）方案提供全雙工傳輸的效果。

在物理通道之上，有鏈路和通道的分層以及相關的控制協議。通道和連結的層次結構，這些層次結構從物理通道上的物理通道、物理連線、邏輯聯絡、邏輯鏈路和L2CAP通道。這些在第3.3節至第3.6節中更詳細地討論過，但這裡介紹的是為了幫助理解本節的其餘部分。

通常在物理通道中，主裝置和從裝置之間形成物理鏈路。異常包括查詢掃描和頁面掃描物理通道，這些通道沒有相關的物理連結。物理鏈路在主裝置和從裝置之間提供雙向分組傳輸，但在無連線的從廣播物理鏈路的情況下除外。在這種情況下，物理鏈路提供從主機到潛在無限數量的奴隸的單向分組傳輸。由於物理通道可以包括多個從裝置，所以這裡有限制對於哪些裝置可以形成物理鏈路。每個從裝置和主裝置之間有一條物理鏈路。物理鏈路不直接形成在一個微微網之間的從裝置。

物理鏈路用作一個或多個邏輯鏈路的傳輸，該鏈路支援單播同步、非同步和同步業務以及廣播業務。通過佔用資源管理器中排程功能分配的時隙，將邏輯鏈路上的通訊多路複用到物理鏈路上。

除了使用者資料之外，基帶和物理層的控制協議在邏輯鏈路上攜帶。這是鏈路管理協議（LMP）。在微微網中活躍的裝置有一個預設的非同步的面向連線的邏輯傳輸，這個邏輯傳輸用於運輸的LMP協議信令。由於歷史原因，這稱為ACL邏輯傳輸。除了無連線從廣播裝置外，原ACL邏輯傳輸是裝置加入網路時產生的。無連線從廣播裝置加入微微網純粹聽無連線從廣播資料包。在這種情況下，無連線從廣播邏輯運輸被創造（也叫CSB邏輯運輸）和沒有ACL邏輯運輸要求。對於所有裝置，可以建立附加邏輯傳輸，以在需要時傳輸同步資料流。

鏈路管理功能使用LMP去控制微微網的裝置和提供服務去管理下層建築層（無線層和基帶層）。LMP協議在原ACL執行並且積極與從廣播邏輯傳輸。

基帶層以上的L2CAP層提供了一個基於通道的抽象給應用程式和服務。它傳輸分段和重灌應用資料，並且複用與解複用多個通道在一個共享的邏輯鏈路。L2CAP有協議控制通道是通過預設的ACL邏輯傳輸。應用資料提交到L2CAP協議可以進行任何邏輯鏈路支援L2CAP協議。

1.2 藍芽低功耗操作綜述

像BR / EDR無線電，LE無線電工作在未授權的2.4 GHz ISM頻段。LE系統採用了跳頻收發器抗干擾和衰落，提供了許多FHSS（跳頻擴充套件頻譜 ）技術載體。LE無線電操作使用一種成形的二進位制頻率調製來最小化收發器的複雜度。LE用不同於BR / EDR和AMP的術語描述被支援的PHYs對不同調變編碼，這些不同調變編碼可以應用，以及由此產生的資料率。強制性的符號速率是每秒1 megasymbol（Msym / S），其中1個符號代表1位因此支援每秒1兆位的位元率（MB / s），這被稱為LE 1M PHY。1 Msym /符號率可以支援糾錯編碼，這是被稱為LE編碼PHY。這可以使用兩種編碼方案中的任一種：s＝2，其中2個碼元表示1位元，因此支援500kb/秒的位元率和s＝8，其中8個碼元表示1位元，因此支援位元率為125 kb / s。一個可選的2 Msym /符號率可以支撐，一個2 Mb / s的位元率，這是被稱為樂2M PHY。2 Msym /符號率未編碼的資料支援。LE 1M和LE 2M是統稱為樂的未編碼的PHYs。（第3.2.2）詳細地描述了這一術語。

LE採用兩種多址接入方案: 分頻多重進接（FDMA）和分時多重進接（TDMA）。四十（40）的物理通道，在2 MHz的分離，用於分頻多重進接方案。三（3）被用作主要的廣告渠道，37被用作次要的廣告渠道和資料渠道。一種基於TDMA的輪詢方案，其中一個裝置在預定時間傳送分組，並且相應的裝置在預定間隔之後用包響應。

物理通道被分為時間單元，稱為事件。資料以資料包的形式在LE裝置之間傳輸，這些包定位在事件中。有四種型別的事件：廣告、擴充套件廣告、定期廣告和連線事件。

在廣告物理通道上傳輸廣告資料包的裝置稱為廣告客戶。在廣告通道上接收廣告包而不打算連線廣告裝置的裝置稱為掃描器。廣告物理通道上的傳輸發生在廣告事件中。在每個廣告事件開始時，廣告客戶傳送對應於廣告事件型別的廣告分組。根據廣告分組的型別，掃描器可以在同一廣告PHY通道上向廣告客戶發出請求，然後在同一廣告PHY通道上響應來自廣告客戶的響應。廣告物理通道發生變化在由廣告商傳送的下一個廣告分組的時候，這一廣告分組在同一廣告事件中。廣告客戶可在活動期間隨時結束廣告活動。第一個廣告物理通道在下一個廣告事件開始時使用。

LE裝置可以在兩個或多個裝置之間進行單向或廣播通訊的情況下完成整個通訊，這些裝置使用廣告事件。他們還可以利用廣告事件通過資料通道建立兩個或多個裝置之間的成對雙向通訊，或者利用次級廣告頻道建立定期廣播。

裝置需要對另一個裝置形成連線以監聽連線廣告分組。這種裝置稱為發起者。如果廣告客戶使用連線的廣告事件，發起者可能創造一個連線請求使用相同的廣告物理通道，在這個廣告物理通道上面，它可以接收連線廣告分組。廣告事件就結束了，連線事件開始了，如果廣告客戶接收並接受了連線請求。一旦連線建立，發起者成為主裝置是被稱為微微網和廣告裝置作為從裝置。連線事件用於在主裝置和從裝置之間傳送資料包。在連線事件中，每個連線事件開始時都會出現通道跳變。在連線事件中，主和從機交替使用相同的資料物理通道傳送資料包。主裝置可以啟動每個連線事件，並且可以在任何時候結束每個連線事件。

微微網中的裝置使用一個特定的跳頻模式，這在演算法上被一個域決定，這個域包含在一個連線裡面，這個連線請求傳送通過發起裝置。LE中的跳頻模式是ISM頻段中37個頻率的偽隨機順序。跳頻模式可適於排除干擾裝置使用的頻率的一部分。自適應跳頻技術提高了藍芽與靜態（非跳躍）ISM系統共存時的一致性，並可以獲得有關本地無線電環境的資訊，或通過其他手段檢測到。

在物理通道之上有鏈路、通道和相關控制協議的概念。層次是物理通道、物理連線、邏輯傳輸，邏輯鏈路，和L2CAP通道。這些在第3.3節至第3.6節中更詳細地討論過，但這裡介紹的是為了幫助理解本節的其餘部分。

在物理通道中，裝置之間形成物理鏈路。活躍物理鏈路在主裝置和從裝置之間提供雙向分組傳輸。由於LE物理通道可以包括多個從裝置，所以有對於哪些裝置可以形成物理鏈路有一定的限制。每個從裝置和主裝置之間有一種物理鏈路。允許從裝置一次與多個主裝置有物理聯絡。裝置允許同時是主裝置和從裝置。物理鏈路不直接在一個微微網之間的從裝置形成。此時不支援主裝置和從裝置之間的角色更改。廣告和週期性物理連結提供了從廣告客戶到潛在的無限數量的掃描器或發起者的單向分組傳輸。

物理鏈路用作支援非同步通訊的一個或多個邏輯鏈路的傳輸。邏輯鏈路上的通訊被多路複用到資源管理器中由排程函式分配的物理鏈路上。

除了使用者資料外，鏈路和物理層的控制協議是通過邏輯鏈路進行的。這是鏈路層協議（LL）。在一個微微網活躍的裝置有一個預設的LE非同步連線邏輯運輸（LE ACL）是用於傳輸LL 協議訊號。這個預設的LE ACL 在裝置加入微微網的時候就建立了。

鏈路層的功能採用將協議去控制在微微網裝置的執行和提供服務去管理下的建築層（PHY和LL）。它通過共享邏輯鏈路對應用資料進行分片和分片，並對多個通道進行復用和解複用。L2CAP具有通過主要ACL邏輯傳輸承載的協議控制通道。

除了L2CAP之外，LE還提供了兩個位於L2CAP之上的附加協議層。安全管理器協議（SMP）使用固定的L2CAP通道來實現裝置之間的安全功能。另一個是屬性協議（ATT），它提供了一種在固定的L2CAP通道上傳送少量資料的方法。屬性協議也被裝置用來確定其他裝置的服務和功能。屬性協議也可以用於BR / EDR。

1.3AMP操作概述

備用MAC / PHY（AMP）是藍芽核心系統中的輔助控制器。BR / EDR無線電是主要的無線電，用於執行發現，關聯，連線建立和連線維護。一旦通過BR / EDR無線電在兩個裝置之間建立了L2CAP連線，AMP管理器就可以發現其他裝置上可用的AMP。當兩個裝置之間的AMP通用時，核心系統提供了將資料流量從BR / EDR控制器移動到AMP控制器的機制。

每個AMP由MAC和PHY頂部的協議適配層（PAL）組成。PAL負責將藍芽協議和行為（由HCI指定）對映到底層MAC和PHY的特定協議。

可以在AMP上建立L2CAP頻道或將其移至AMP。如果這些功能不是必需的，或者當AMP物理鏈路有鏈路監視超時時，L2CAP通道也可以移回到BR / EDR無線電。連線兩個BR / EDR裝置的ACL鏈路上的鏈路監視超時會強制斷開這些裝置之間的所有AMP物理鏈路。

可以根據需要啟用或禁用AMP，以便將系統中的功耗降至最低。

1.4 命名法

在說明書中出現以下術語時，其含義如表1.1所示。

主動從屬廣播（ASB）：邏輯傳輸，用於通過BR / EDR控制器將L2CAP使用者流量和某些型別的LMP流量傳輸到微微網中的所有活動裝置。 參見第3.5.4.4節

Ad Hoc網路：通常以自發方式建立的網路。 ad hoc網路不需要正式的基礎設施，並且在時間和空間上都是有限的。

廣告者：藍芽低功耗裝置，可在廣告頻道的廣告活動期間廣播廣告資料包。

廣告活動：由廣告商傳送的一系列在不同廣告渠道上的一到三個廣告資訊包。

廣告包：包含廣告PDU的資料包。 參見[第6卷] B部分，第2.3.1節

AMP ：備用介質訪問控制器（MAC）和物理層（PHY）或備用MAC / PHY。

AMP控制器：術語是指AMP PHY，AMP MAC，協議適配層和HCI層。

BD_ADDR ：藍芽裝置地址BD_ADDR用於識別藍芽裝置。

Bluetooth ：藍芽是一種無線通訊鏈路，使用跳頻收發器在2.4 GHz的無授權ISM頻段中工作。 它允許藍芽主機之間的實時AV和資料通訊。 鏈路協議基於時隙。

藍芽基帶：藍芽系統的一部分，指定或實施媒體訪問和物理層程式，以支援藍芽裝置之間實時語音，資料資訊流和ad hoc網路的交換。

藍芽時鐘：BR / EDR控制器子系統內部的28位時鐘每312.5μs滴答。 該時鐘的值定義了各種物理通道中的時隙編號和時序。

藍芽控制器：一個通用術語，指的是帶有或不帶有輔助控制器的主控制器。

藍芽裝置：一種能夠使用藍芽系統進行短距離無線通訊的裝置。

藍芽裝置地址：用於識別每個藍芽裝置的48位地址。

BR/EDR ：藍芽基本速率（BR）和增強資料速率（EDR）。

BR / EDR控制器：術語是指藍芽無線電，基帶，鏈路管理器和HCI層。

BR / EDR微微網物理通道：一個通道被分成時隙，其中每個時隙與RF跳頻相關。 連續跳通常對應於不同的射頻跳頻頻率，並以1600跳/秒的標準跳躍速率出現。 當使用自適應跳頻（AFH）時，這些連續跳隨著一個偽隨機跳頻序列，跳過一個79 RF通道集或可選的較少通道。

BR/EDR/LE ：藍芽基本速率（BR），增強資料速率（EDR）和低能量（LE）。

C面：控制飛機

Channel ：物理通道或L2CAP通道，取決於上下文。

連線（服務）：建立與服務的連線。 如果尚未完成，則還包括建立物理鏈路，邏輯傳輸，邏輯鏈路和L2CAP通道。

可連線的裝置：範圍內的BR / EDR裝置週期性偵聽其頁面掃描物理通道，並將響應該通道上的頁面。 使用可連線的廣告事件進行廣告的LE裝置。

連線的裝置：兩個BR / EDR裝置和它們之間的物理鏈路。

連：當裝置之間的連線正在建立時，裝置之間的通訊階段。 （連線階段在連結建立階段完成後進行。）

連線：兩個對等應用或對映到L2CAP通道的更高層協議之間的連線。

連線建立：建立對映到頻道的連線的過程。

連線事件：在同一個物理通道上的主機和從機之間傳送一系列一對或多對交織資料包。

無連線從屬廣播（CSB）：使主裝置能夠向無限數量的從裝置廣播資訊的功能。

無連線從屬廣播接收器：從無連線從屬廣播發射機接收廣播資訊的藍芽裝置。 該裝置是微微網的一個從屬裝置。

無連線從屬廣播發射機：傳送無連線從廣播訊息以供一個或多個無連線從廣播接收器接收的藍芽裝置。 該裝置是微微網的主人。

Controller ：一個集體術語，指HCI下面的所有層。

覆蓋區域：兩個藍芽裝置可以以可接受的質量和效能交換訊息的區域。

建立安全連線：建立連線的過程，包括認證和加密。

建立一個值得信賴的關係：遠端裝置被標記為可信裝置的過程。 這包括儲存通用連結金鑰以供將來認證或配對使用，當連結金鑰不可用時。

裝置發現：從可發現裝置中檢索藍芽裝置地址，時鐘，裝置類別欄位和已用頁面掃描模式的過程。

可發現的裝置：範圍內的BR / EDR裝置週期性偵聽查詢掃描物理通道，並將對該通道上的查詢做出響應。 廣告資料中設定有可發現標誌的可連線或可掃描廣告事件廣告範圍內的LE裝置。 此裝置處於可發現模式。

可發現模式：正在執行查詢的藍芽裝置在BR / EDR中掃描或通過在LE中設定可發現標誌的可發現或可連線廣告事件進行廣告。

發現程式：在BR / EDR中執行查詢程式的藍芽裝置，或使用發現或可連線的廣告事件掃描廣告客戶並在LE中設定可發現標誌的藍芽裝置。

HCI ：主機控制器介面（HCI）為基帶控制器和鏈路管理器提供一個命令介面，並訪問硬體狀態和控制暫存器。 該介面提供了訪問藍芽基帶功能的統一方法。

Host ：一個邏輯實體，定義為非核心配置檔案（例如卷3）以下和主機控制器介面（HCI）之上的所有層。 連線到藍芽控制器的藍芽主機也可以與連線到其控制器的其他藍芽主機通訊。
發起者：一種藍芽低功耗裝置，可在廣告渠道上偵聽可連線的廣告事件以形成連線。
查詢裝置：正在執行查詢程式的BR / EDR裝置。 該裝置正在執行發現過程。

查詢：藍芽裝置傳送查詢訊息並偵聽響應以便發現覆蓋區域內的其他藍芽裝置的過程。

查詢掃描：藍芽裝置偵聽查詢訊息（在其查詢掃描物理通道上收到的）的過程。

互通性：兩個或更多系統或元件交換資訊並使用已交換資訊的能力。

等時資料：流中的資訊，其中流中的每個資訊實體都被時間關係繫結到先前的和後續的實體。

已知的裝置：至少儲存BD_ADDR的藍芽裝置。

L2CAP ：邏輯鏈路控制和適配協議

L2CAP頻道：在服務於單個應用程式或更高層協議的兩個裝置之間的L2CAP級別上的邏輯連線。

建立L2CAP頻道：在L2CAP級別上建立邏輯連線的過程。

LE ：藍芽低功耗（LE）

連結：速記邏輯連結。

連結建立：建立裝置之間鏈路和通道的預設ACL連結和層次結構的過程。

連結鍵：兩個裝置已知的金鑰，用於驗證連結。

LMP認證：用於驗證遠端裝置身份的LMP級別過程。

LMP配對：驗證兩臺裝置並建立可用作信任關係或單一安全連線基礎的通用連結金鑰的過程。

邏輯連結：用於向藍芽系統的客戶端提供獨立資料傳輸服務的最低架構級別。

邏輯運輸：共享確認協議和不同邏輯鏈路之間的鏈路識別符號。

名稱發現：檢索可連線裝置的使用者友好名稱（Bluetooth裝置名稱）的過程。

包：在物理通道上傳輸的聚合位元的格式。

頁：連線過程的初始階段（裝置傳送一系列尋呼訊息直到從目標裝置收到響應或發生超時）。

頁面掃描：裝置偵聽其頁面掃描物理通道上收到的頁面訊息的過程。

尋呼裝置：正在執行頁面過程的藍芽裝置。

配對裝置：已為其建立連結金鑰的藍芽裝置（在請求建立連線或連線階段之前）。

口令：使用安全簡單配對時，用於驗證連線的6位數字號碼。

物理頻道：通過一個或多個裝置同步佔用一系列RF載波來表徵。 存在許多物理通道型別，併為其不同目的定義了特徵。

物理連結：兩個裝置之間的基帶或鏈路層級連線。

物理運輸：使用一種或多種調製方案在RF通道上進行PHY分組傳輸和/或接收。

微微網：佔用共享物理通道的裝置集合，其中一個裝置是微微網主裝置，其餘裝置連線到該裝置。

微微網主裝置：微微網中的BR / EDR裝置，其藍芽時鐘和藍芽裝置地址用於定義微微網物理通道特性。

微微網從裝置：微微網中的任何BR / EDR裝置都不是微微網主裝置，而是連線到微微網主裝置。

PIN ：一個使用者友好的號碼，可用於在配對之前驗證與裝置的連線。

PMP ：多個微網中的參與者。 一個裝置，它是多個微微網中的一員，它使用分時多工（TDM）在每個微微網物理通道上交織其活動。

配置檔案廣播資料（PBD）：從無連線從屬廣播發射機向一個或多個無連線從屬廣播接收機傳輸資料的邏輯鏈路。

掃描器：一個藍芽低功耗裝置，用於監聽廣告渠道上的廣告事件。

分散網：兩個或更多個包含一個或多個充當PMP的裝置的微微網。

服務發現：查詢和瀏覽由或通過另一個藍芽裝置提供的服務的過程。

服務層協議：使用L2CAP通道傳輸PDU的協議。

無聲裝置：如果藍芽裝置不響應遠端裝置發出的查詢，則藍芽裝置對遠端裝置顯示為無聲。

同步掃描物理通道：使從裝置能夠接收來自主裝置的同步列車資料包的物理通道。

同步列車：以一組固定頻率傳輸的一系列資料包為接收裝置提供足夠的資訊，以開始接收相應的無連線從屬廣播資料包，或在缺少粗調時鐘調整後恢復當前微微網時鐘。

U平面：使用者面

未知裝置：未儲存資訊（藍芽裝置地址，連結金鑰或其他）的藍芽裝置。

2 核心系統架構

藍芽核心系統由主機，主控制器和零個或多個輔助控制器組成。藍芽BR / EDR核心系統的最小實現涵蓋由藍芽規範定義的四個最低層和相關協議以及一個公共服務層協議; 服務發現協議（SDP）和總體配置檔案要求在通用訪問配置檔案（GAP）中指定。BR / EDR核心系統包括支援備用MAC / PHY（AMP），包括支援外部參考MAC / PHY的AMP管理器協議和協議適配層（PAL）。藍芽LE唯一核心系統的最小實現涵蓋由藍芽規範定義的四個最低層和相關協議以及兩個通用服務層協議; 在通用屬性配置檔案（GATT）和通用訪問配置檔案（GAP）中指定安全管理器（SM）和屬性協議（ATT）以及總體配置檔案要求。結合藍芽BR / EDR和LE的實現包括上述兩個最小實現。完整的藍芽應用程式需要藍芽規範中定義的許多附加服務和更高層協議，這裡不再描述。 核心系統架構如圖2.1所示。

圖2.1顯示了核心模組，每個模組都有相關的通訊協議。鏈路管理器，鏈路控制器和BR / EDR無線電塊包括BR / EDR控制器。AMP PAL，AMP MAC和AMP PHY包含一個AMP控制器。鏈路管理器，鏈路控制器和LE無線電塊包括LE控制器。L2CAP，SDP和GAP塊包含BR / EDR主機。 L2CAP，SMP，屬性協議，GAP和通用屬性配置檔案（GATT）塊包含LE主機。BR / EDR / LE主機將來自每個相應主機的一組塊組合在一起。這是涉及控制器和主機之間的標準物理通訊介面的常見實現。儘管此介面是可選的，但架構旨在允許其存在和特性。藍芽規範通過定義等效層之間交換的協議訊息使得獨立藍芽子系統之間具有互操作性，通過定義藍芽控制器和藍芽主機之間的通用介面來實現獨立藍芽系統之間的互操作性。

顯示了許多功能塊以及它們之間的服務和資料的路徑。圖中所示的功能塊是資訊性的; 一般來說，藍芽規範並沒有定義實現的細節，除了互操作性需要的地方。因此顯示圖2.1中的功能模組以幫助描述系統行為。 一個實現可能與圖2.1所示的系統不同。

標準互動是為所有裝置間操作定義的，其中藍芽裝置根據藍芽規範交換協議信令。藍芽核心系統協議是無線電（PHY）協議，鏈路控制（LC）和鏈路管理器（LM）協議或鏈路層（LL）協議，AMP PAL，邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP）以及AMP管理器協議 所有這些都在藍芽規範的後續部分完全定義。另外，服務發現協議（SDP）和屬性協議（ATT）是一些藍芽應用可能需要的服務層協議。

藍芽核心系統通過許多服務訪問點提供服務，這些服務訪問點在圖中顯示為省略號。這些服務由控制藍芽核心系統的基本原語組成。這些服務可以分為三種型別。有裝置控制服務可以修改藍芽裝置的行為和模式，建立，修改和釋放流量承載（通道和鏈路）的傳輸控制服務，以及用於提交資料以通過流量承載進行傳輸的資料服務。通常將前兩個視為屬於C平面，而將最後一個視為屬於U-平面。

定義藍芽控制器子系統的服務介面，使主控制器可被視為標準部件。在這個配置中，藍芽控制器操作最低的四層。藍芽主機執行L2CAP層和其他更高層。標準介面稱為主機控制器介面（HCI），其服務接入點由圖2.1中藍芽控制器子系統上邊緣的橢圓表示。這個標準服務介面的實現是可選的。

由於藍芽體系結構被定義為可以通過一個或多個HCI傳輸器與單獨的主機和控制器進行通訊，因此進行了一些通用假設。與主機相比，藍芽控制器被認為具有有限的資料緩衝能力。因此，當向控制器提交L2CAP PDU以傳輸到對等裝置時，L2CAP層預計將執行一些簡單的資源管理。這包括將L2CAP SDU分割成更多可管理的PDU，然後將PDU分段成適合於控制器緩衝區的開始和繼續分組，並且管理使用控制器緩衝區以確保具有服務質量（QoS）承諾。

BR / EDR基帶，LE鏈路層和AMP MAC層在藍芽中提供基本的確認/重複請求（ARQ）協議。L2CAP層可以選擇性地向L2CAP PDU提供進一步的錯誤檢測和重傳。此功能建議用於要求使用者資料中未檢測到錯誤的概率較低的應用程式。L2CAP的另一個可選功能是基於視窗的流量控制，可用於管理接收裝置中的緩衝區分配。這些可選功能都可以在某些情況下提高QoS效能。在使用LE系統時，並非所有的L2CAP功能都可用。

雖然這些假設對於將單個系統中的所有層組合在一起的嵌入式藍芽實現並不總是需要的，但是一般的架構和QoS模型是根據這些假設來定義的，實際上是最低公分母。

藍芽核心系統實施的自動一致性測試是必需的。這是通過允許測試人員通過PHY介面來控制實現以及通過諸如直接測試模式（DTM），通用測試方法（GTM），測試控制介面（TCI）以及通過HCI的測試命令和事件 僅用於一致性測試。

測試儀通過PHY介面與被測實現（IUT）進行交換，以確保對來自遠端裝置的請求的正確響應。測試儀通過HCI，DTM，GTM或TCI控制IUT，使IUT通過PHY介面發起交換，這樣也可以驗證它們是否符合要求。

TCI使用不同的命令集（服務介面）來測試每個架構層和協議。HCI命令集的子集被用作BR / EDR控制器子系統內每個層和協議的TCI服務介面。一個單獨的服務介面用於測試L2CAP層和協議。由於L2CAP服務介面未在藍芽核心規範中定義，因此它在測試控制介面規範中單獨定義。L2CAP服務介面的實現僅用於一致性測試。

2.1 核心架構塊

本節描述圖2.1中所示每個塊的功能和責任。儘管每個實現應符合藍芽規範後續部分中描述的協議規範，並且應實現下面概述的系統的行為方面並在藍芽規範的後續部分中進行規定，但並不要求實現遵循上述體系結構。

2.1.1主機架構塊

2.1.1.1頻道管理者

頻道管理者負責建立，管理和關閉用於傳輸服務協議和應用程式資料流的L2CAP渠道。通道管理器使用L2CAP協議與遠端（對等）裝置上的通道管理器進行互動，以建立這些L2CAP通道並將其端點連線到適當的實體。通道管理器與其本地鏈路管理器或AMP PAL互動以建立新的邏輯鏈路（如有必要），並配置這些鏈路以為所傳輸的資料型別提供所需的服務質量。

2.1.1.2 L2CAP資源管理器

L2CAP資源管理器塊負責管理向基帶提交PDU片段的順序以及通道之間的一些相對排程，以確保具有QoS承諾的L2CAP通道由於控制器資源耗盡而不被拒絕訪問物理通道。這是必需的，因為體系結構模型並不假定控制器具有無限緩衝，或者HCI是無限頻寬的管道。

L2CAP資源管理器還可以執行流量一致性管制，以確保應用在其協商的QoS設定的範圍內提交L2CAP SDU。一般的藍芽資料傳輸模型假定應用程式執行良好，並沒有定義實現如何處理這個問題。

2.1.1.3 安全管理器協議

安全管理器協議（SMP）是用於生成加密金鑰和身份金鑰的對等協議。該協議通過專用的固定L2CAP通道執行。SMP模組還管理加密金鑰和身份金鑰的儲存，並負責生成隨機地址並將隨機地址解析為已知的裝置標識。SMP模組直接與控制器連線，在加密或配對過程中提供用於加密和認證的儲存金鑰。該模組僅用於LE系統。 BR / EDR系統中的類似功能包含在控制器的鏈路管理器模組中。SMP功能位於LE系統的Host上，以降低LE only控制器的實施成本。

2.1.1.4 屬性協議

屬性協議（ATT）塊實現屬性伺服器和屬性客戶端之間的對等協議。ATT客戶端通過專用的固定L2CAP通道與遠端裝置上的ATT伺服器進行通訊。ATT客戶端向ATT伺服器傳送命令，請求和確認。ATT伺服器向客戶端傳送響應，通知和指示。這些ATT客戶端命令和請求提供了一種讀取和寫入具有ATT伺服器的對等裝置上的屬性值的手段。

2.1.1.5 AMP 管理協議

AMP管理器是一個使用L2CAP與遠端裝置上的對等AMP管理器進行通訊的層。它還直接與AMP PAL介面進行AMP控制。AMP管理器負責發現遠端AMP並確定其可用性。它還收集關於遠端AMP的資訊。此資訊用於設定和管理AMP物理連結。AMP管理器使用專用的L2CAP信令通道與遠端AMP管理器進行通訊。

2.1.1.6 通用屬性配置檔案

通用屬性配置檔案（GATT）塊表示屬性伺服器的功能，以及可選的屬性客戶端。該配置檔案描述了屬性伺服器中使用的服務，特性和屬性的層次結構。該塊提供用於發現，讀取，寫入和指示服務特性和屬性的介面。GATT在LE裝置上用於LE配置檔案服務發現。

2.1.1.7 通用訪問配置檔案

通用訪問配置檔案（GAP）塊表示所有藍芽裝置共有的基本功能，例如傳輸，協議和應用配置檔案使用的模式和訪問過程。GAP服務包括裝置發現，連線模式，安全性，認證，關聯模型和服務發現。

2.1.2 BR / EDR / LE控制器結構塊

在BR / EDR和LE系統組合的實現中，體系結構塊可以在系統之間共享，或者每個系統可以具有它們自己的塊例項。

2.1.2.1 裝置管理器

裝置管理器是控制藍芽裝置一般行為的基帶功能模組。它負責藍芽系統所有與資料傳輸無直接關係的操作，例如詢問是否存在附近的藍芽裝置，連線到藍芽裝置，或者使本地藍芽裝置可被其他裝置發現或連線。

裝置管理器請求從基帶資源控制器訪問傳輸介質以執行其功能。

裝置管理器還控制（許多HCI命令暗示的）本地裝置行為，例如管理裝置本地名稱，任何儲存的連結金鑰和其他功能。

2.1.2.2 連結管理器

鏈路管理器負責建立，修改和釋放邏輯鏈路（如果需要，還負責其關聯的邏輯傳輸）以及與裝置之間的物理鏈路相關的引數更新。

2.1.2.3 基帶資源管理器

基帶資源管理器負責所有對無線電媒體的訪問。它有兩個主要功能。其核心是一個排程程式，它將物理通道上的時間授予所有已經談判訪問合同的實體。另一個主要功能是與這些實體談判訪問合同。訪問合同實際上是提供某種QoS所必需的一種承諾，以便為使用者應用程式提供預期的效能。

訪問合同和排程功能必須考慮到需要使用主控制器的任何行為。這包括（例如）通過邏輯鏈路和邏輯傳輸在連線的裝置之間正常交換資料，以及使用無線電媒體進行查詢，建立連線，發現或連線，或者從未使用的地方讀取資料 在使用自適應跳頻模式期間的載波。

在BR / EDR系統的一些情況下，邏輯鏈路的排程導致將邏輯鏈路改變為與先前使用的物理通道不同的物理通道。這可能是（例如）由於涉及散點網，定期查詢功能或頁面掃描。 當物理通道不是時隙對準的時候，資源管理器還會考慮原始物理通道上的時隙與新物理通道上的時隙之間的重新對準時間。在某些情況下，由於兩個物理通道使用相同的裝置時鐘作為參考，因此插槽將自然對齊。

2.1.2.4 連結控制器

鏈路控制器負責從資料載荷和與物理通道，邏輯傳輸和邏輯鏈路相關的引數對藍芽分組進行編碼和解碼。

鏈路控制器執行BR / EDR中的鏈路控制協議信令和LE中的鏈路層協議（與資源管理器的排程功能密切相關），用於傳送流量控制和確認以及重發請求訊號。這些訊號的解釋是與基帶分組相關的邏輯傳輸的特徵。鏈路控制信令的解釋和控制通常與資源管理器的排程器相關聯。

2.1.2.5 PHY

PHY塊負責在物理通道上傳送和接收資訊包。基帶和PHY塊之間的控制路徑允許基帶塊控制PHY塊的時序和頻率載波。 PHY模組將物理通道和基帶中的資料流轉換為所需的格式。

2.1.3 AMP控制器結構塊

2.1.3.1 AMP HCI 

AMP HCI是AMP控制器和主機（L2CAP和AMP管理器）之間的邏輯介面。當主機和AMP控制器物理分離時，HCI是一個可選層。對AMP的支援需要額外的HCI命令和事件。這些新的命令和事件與AMP物理和邏輯鏈路管理，QoS以及流量控制相關。

每個AMP控制器有一個HCI邏輯例項，BR / EDR控制器有另一個邏輯例項。在單個物理單元中存在多個控制器的情況下，物理HCI傳輸層管理通過相同物理傳輸匯流排的多個控制器的複用。

2.1.3.2 AMP PAL 

AMP PAL是將AMP MAC與主機（L2CAP和AMP管理器）連線起來的AMP層。它將來自主機的命令轉換成特定的MAC服務原語和原語成命令，並將來自AMP MAC的原語翻譯成主機可理解的事件。AMP PAL支援AMP通道管理，根據指定流量規格的資料流量和電源效率。

AMP PAL沒有要求獨佔訪問AMP本身的要求。AMP PAL沒有要求獨佔訪問AMP本身的要求。實施者可以選擇允許其他協議成為AMP的併發客戶端。允許其他協議共享對AMP的訪問的具體機制超出了本規範的範圍。

圖2.2顯示了一個通用的PAL架構。

AMP管理協議通過AMP_Info和AMP_Assoc結構交換PAL和底層MAC / PHY的功能。AMP_Info包含PAL的通用功能，如頻寬可用性，最大PDU大小，PAL能力，AMP_Assoc長度和重新整理超時資訊。AMP_Assoc的內容取決於PAL，並與底層的MAC / PHY有關。

2.1.3.3 AMP MAC 

AMP MAC是IEEE 802參考層模型中定義的MAC層。它提供諸如定址和控制和訪問頻道的機制等服務。AMP MAC位於AMP PHY和AMP PAL層之間。

2.1.3.4 AMP PHY 

AMP PHY是AMP物理層。

3 資料傳輸體系結構

藍芽資料傳輸系統遵循分層架構。藍芽系統的這種描述描述了直到幷包括L2CAP通道的藍芽核心傳輸層。所有的藍芽操作模式都遵循相同的通用傳輸架構，如圖3.1所示。

出於效率和遺留原因，藍芽傳輸體系結構包括邏輯層的細分，區分邏輯鏈路和邏輯傳輸。該細分提供了邏輯鏈路的一般（並且通常理解）概念，其提供兩個或更多裝置之間的獨立傳輸。邏輯傳輸子層需要描述一些邏輯鏈路型別之間的相互依賴（主要是因為傳統行為）。

在版本1.2之前，藍芽核心規範將ACL和SCO連結描述為物理連結。隨著擴充套件SCO（eSCO）的增加以及未來的擴充套件，最好將它們視為邏輯傳輸型別，從而更準確地封裝其目的。然而，由於它們共享使用諸如LT_ADDR和確認/重複請求（ARQ）方案之類的資源，它們並不像期望的那樣獨立。因此，體系結構不能用單個傳輸層來表示這些邏輯傳輸。額外的邏輯傳輸層可以用來描述這種行為。

3.1 核心業務承載者

藍芽核心系統為傳輸服務協議和應用資料提供了許多標準流量承載。這些顯示在下面的圖3.2中（為了便於表示，這些圖顯示了較高層到左側和較低層到右側）。

應用程式可用的核心流量承載在圖3.2中顯示為陰影圓角矩形。第2節介紹了為提供這些服務而定義的體系結構層。圖中左側顯示了許多資料流量型別，連結到通常適用於傳輸該型別資料流量的流量承載。

邏輯連結使用關聯邏輯傳輸的名稱和字尾來命名，該字尾指示傳輸的資料的型別。（C用於攜帶LMP或LL訊息的控制鏈路，U用於攜帶使用者資料的L2CAP鏈路（L2CAP PDU），S用於攜帶未格式化同步或等時資料的流鏈路。）通常將字尾從邏輯鏈路中移除而不引入歧義，因此在討論LMP協議的情況下，可以將對預設ACL邏輯傳輸的引用解析為表示ACL-C邏輯鏈路，在討論LL協議的情況下為LE- C邏輯鏈路，在討論PAL協議的情況下為AMP-C邏輯鏈路，或者在L2CAP層討論的情況下為ACL-U，LE-U或AMP-U邏輯鏈路。

圖3.2應用程式流量型別到藍芽核心流量承載的對映是基於流量特性與承載特性的匹配。建議使用這些對映，因為它們提供了以其給定特徵傳輸資料的最自然和最有效的方法。

但是，應用程式（或藍芽核心系統的實現）可以選擇使用不同的業務承載或不同的對映來實現類似的結果。例如，在只有一個從機的BR / EDR微微網中，主機可以選擇通過ACL-U邏輯鏈路而不是通過ASB-U邏輯鏈路傳輸L2CAP廣播。就頻寬而言，這可能會更有效率（如果物理通道質量不降低）。 如果保留了應用程式通訊型別的特徵，則只能使用圖3.2中的替代傳輸路徑。

圖3.2顯示了一些應用程式流量型別。 這些用於分類可能提交給藍芽核心系統的資料型別。如果幹預過程修改它，原始資料流量型別可能與提交給藍芽核心系統的型別不同。例如，以恆定速率生成視訊資料，但是中間編碼過程可以將其改變為可變速率，例如， 通過MPEG4編碼。為了藍芽核心系統的目的，只有提交的資料的特徵是有意義的。

3.1.1 幀資料流量

L2CAP層服務為非同步和同步使用者資料提供面向幀的傳輸。應用程式以可變大小的幀向服務提交資料（達到協商的最大通道數），並將這些幀以相同的形式傳送到遠端裝置上的相應應用程式。沒有要求應用程式在資料中插入額外的成幀資訊，儘管如果需要這樣做（藍芽核心系統不可見這樣的成幀）。

面向連線的L2CAP通道可以被建立用於在兩個藍芽裝置之間傳輸單播（點對點）資料。面向連線的通道提供了一個上下文，在該上下文中可以將特定屬性應用於通道上傳輸的資料。例如，可以應用服務質量引數或流量和錯誤控制模式。面向連線的L2CAP通道是使用L2CAP連線過程建立的。

無連線BR / EDR L2CAP通道用於廣播資料或傳輸單播資料。在微微網拓撲的情況下，主裝置始終是廣播資料的來源，並且從裝置是接收者。無連線的L2CAP通道上的廣播流量是單向的。在無連線的L2CAP通道上傳送的單播資料可能是單向的或雙向的。在L2CAP無連線通道上傳送的單播資料提供了一種備用機制，以與在基本模式下操作的面向L2CAP連線的通道相同的可靠性級別傳送資料，但沒有開啟面向L2CAP連線的通道所帶來的額外延遲。LE L2CAP無連線通道不受支援。

BR / EDR L2CAP通道具有相關的QoS設定，該設定定義了資料幀傳送的限制。這些QoS設定可用於指示（例如）資料是同步的，因此具有有限的生命週期，在此之後它變得無效，或者資料應該在給定的時間段內傳送，或者資料是可靠的並且 應該交付沒有錯誤，無論這需要多長時間。

一些L2CAP通道是建立ACL-U和/或LE-U邏輯鏈路時建立的固定通道。這些固定通道具有固定的通道識別符號和固定的配置，並且不允許在建立配置後進行協商。這些固定通道用於BR / EDR和LE L2CAP信令（ACL-U或LE-U），無連線通道（ACL-U和ASB-U），AMP管理器協議（ACL-U），安全管理器協議（LE- U），屬性協議（ACL-U或LE-U）和AMP測試管理器（ACL-U）。

L2CAP通道管理器負責安排在適當的基帶邏輯鏈路上傳輸L2CAP通道資料幀，可能將其複用到具有類似特性的其他L2CAP通道的基帶邏輯鏈路上。

3.1.2 無幀資料流量