Arquitetura de protocolo

O Bluetooth é estruturado como uma arquitetura de vários protocolos dispostos em camadas. Esses protocolos podem ser subdivididos em três grupos [21]: os protocolos básicos, os protocolos de substituição de cabos e controle de telefonia e os protocolos adotados.

Os protocolos básicos formam uma pilha de cinco camadas [13, 19, 21]:

• rádio. Essa camada especifica detalhes da interface aérea, incluindo freqüência de operação, esquema de modulação, a técnica de transmissão e a sua potência;

• banda básica. Nessa camada são definidos o estabelecimento da conexão dentro de uma piconet, ou seja, como os dispositivos Bluetooth procuram e se conectam uns com os outros, o endereçamento, o formato do pacote, a temporização, o controle de energia, o tipo de pacote, os procedimentos para o processamento dos pacotes, as estratégias para detecção e correção de erros, a criptografia e a transmissão e retransmissão de pacotes. Os papéis de mestre e escravo que um dispositivo pode assumir e a seqüência de saltos em freqüência que será utilizada também são definidos aqui;

• protocolo gerenciador de enlace (LMP – Link Management Protocol). Responsável pela configuração de enlace entre dispositivos Bluetooth e pelo gerenciamento de enlace em andamento. A configuração de enlace inclui aspectos de alocação de largura de banda para dados em geral, de reserva de banda para tráfego de

áudio, de segurança (criptografia e autenticação) além do controle e da negociação de tamanhos de pacotes;

• controle de enlace lógico e protocolo de adaptação (L2CAP - Logical Link Control and Adaptation Protocol). Responsável pela adaptação de protocolos de camadas superiores à camada de banda básica. O L2CAP suporta a multiplexação de vários protocolos de camada superior. Esta propriedade permite múltiplos protocolos e aplicações compartilhem a interface aérea. O L2CAP também é responsável pela fragmentação e remontagem de pacotes, fornecendo serviços não-orientados à conexão e orientados à conexão. Em resumo, [13] o L2CAP “esconde” das camadas superiores os detalhes da transmissão, executando uma função similar à subcamada LLC (Logical Link Control) do padrão 802.3;

• programa de descoberta de serviço (SDP – Service Discover Program). Permite que os dispositivos Bluetooth consultem uns aos outros sobre as informações do dispositivo, os serviços disponíveis por cada um e as características desses serviços. Com isto, o SDP tem o objetivo de tornar possível o estabelecimento de uma conexão entre dois ou mais dispositivos Bluetooth.

O protocolo de substituição de cabo incluído na especificação Bluetooth é o RFCOMM (RF Communication) [21]. O RFCOMM apresenta uma porta serial virtual que foi projetada para tornar a substituição das tecnologias de cabo o mais transparentes possível.

As portas seriais são um dos tipos mais comuns de interfaces de comunicação usadas em dispositivos de computação de comunicação. O protocolo RFCOMM permite a substituição dos cabos de portas seriais com o mínimo de modificações nos dispositivos existentes, fornecendo transporte de dados binários e emulando os sinais de controle RS- 232 sobre a camada de banda básica do Bluetooth. O RS-232 é um padrão de interface de porta serial amplamente usado.

O protocolo de controle de telefonia especificado pelo Bluetooth é o TCS BIN (Telephone Control Specification – Binary). Esse protocolo é baseado em bits e define a sinalização de controle para o estabelecimento de chamadas tanto de voz quanto de dados entre dispositivos Bluetooth. Além disso, o TCS BIN define procedimentos de gerenciamento de mobilidade para manipular dispositivos Bluetooth.

Os protocolos adotados são definidos em especificações emitidas por outras organizações criadoras de padrões, sendo incorporados na arquitetura geral do Bluetooth.

A estratégia do padrão IEEE 802.15 é de criar apenas protocolos necessários e usufruir, sempre que possível, de padrões existentes [21]. Por esse motivo, os protocolos listados abaixo são classificados no padrão como protocolos adotados:

• PPP (Point-to-Point Protocol). O PPP é um protocolo padrão da Internet para transportar datagramas IP por meio de um enlace ponto-a-ponto. Este protocolo é bastante empregado na camada de enlace para conexões discadas para a Internet;

• TCP (Transmission Control Protocol) / UDP (User Datagram Protocol) / IP (Internet Protocol). Esses são protocolos básicos da pilha de protocolos TCP/IP;

• OBEX (Object Exchange). O protocolo de troca de objeto é um protocolo que atua em nível de sessão e que foi desenvolvido pela Infrared Data Association (IrDA). Ele define uma relação cliente-servidor para a movimentação de dados. O OBEX fornece funcionalidade semelhante à do protocolo HTTP (Hipertext Transfer Protocol), porém, de maneira mais simples;

• WAE (Wireless Application Environment) / WAP (Wireless Application Protocol). O Bluetooth incorpora o ambiente de aplicação sem fio e o protocolo de aplicação sem fio em sua arquitetura.

O padrão Bluetooth possui muitos protocolos agrupados em camadas. A estrutura de camadas não segue nenhum dos modelos conhecidos (OSI, TCP/IP, 802). Entretanto, o IEEE vem trabalhando para modificar o Bluetooth de modo que ele se adapte melhor ao modelo 802 [13]. A estrutura básica das camadas Bluetooth, da forma como foi modificada pelo comitê do 802, é ilustrada na Figura 2.13.

Figura 2.13 – Versão IEEE 802.15 da pilha de protocolos Bluetooth (Modificado de [13]).

Os protocolos de áudio e controle, como os próprios nomes sugerem, tratam questões de controle e áudio. As aplicações podem chegar a esses protocolos diretamente, sem a necessidade de passar pelo protocolo L2CAP [13].

O protocolo LLC foi inserido pelo IEEE por questões de compatibilidade com suas outras redes 802.11. O protocolo de telefonia é um protocolo de tempo real utilizado para

os três perfis destinados a voz (esses perfis serão descritos a seguir). Ele também gerencia o estabelecimento e a finalização de chamadas.

A camada de nível mais alto é onde se localizam as aplicações e os perfis, os quais fazem uso dos protocolos das camadas inferiores para realizarem seu trabalho. Cada aplicação possui seu conjunto específico de protocolos, ou seja, um mouse Bluetooth, por exemplo, possui apenas os protocolos específicos para a sua finalidade.