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ピコネットのトポロジ
Bluetooth 無線リンクを構築する場合、常にピコネットの環境内にあります。ピコネットは、同じ物理チャネルを使用する 2 台以上のデバイス (つまり、同じクロックおよびホッピング シーケンスに同期されているデバイス) から構成されます。一般的な (ピコネットの) クロックは、ピコネット内のデバイスの 1 つである Bluetooth クロックと同じです。また、ホッピング シーケンスは、マスター クロックと、マスターの Bluetooth デバイスのアドレスから取得されます。ピコネットでは、その他の同期デバイスはスレーブと呼ばれます。マスターとスレーブという用語は、ピコネットのこのような役割を説明するときにのみ使用されます。一般的な環境では、独立したピコネットが多数存在する可能性があります。ピコネットごとに、物理チャネルは異なります (つまり、マスター デバイスが異なり、ピコネットのクロックとホッピング シーケンスが独立しています)。
Bluetooth 対応デバイスは、同時に複数のピコネットに参加することができます。この場合、時間分割多重化ベースで実行されます。Bluetooth 対応デバイスを複数のピコネットのマスターにすることはできません (マスターの Bluetooth クロックに同期することでピコネットが定義されているため、複数のピコネットのマスターにすることはできません)。Bluetooth 対応デバイスを多数の独立したピコネットでスレーブにすることはできます。
複数のピコネットに参加する Bluetooth 対応デバイスは、スキャッタネットに関与すると言われます。スキャッタネットに関与している場合でも、Bluetooth 対応デバイスにネットワーク ルーティング機能があるとは限りません。Bluetooth コア プロトコルの目的は、このような機能を提供することではありません。このような機能は上位のプロトコルの役割であり、Bluetooth のコア仕様の範囲外です。
論理トランスポート、論理リンク、L2CAP チャネルは、データ トランスポート機能を提供するために使用されます。
オプションの手順とモードBluetooth 対応デバイスの一般的な運用モードは、(ピコネット内にある) 他の Bluetooth 対応デバイスと接続し、その Bluetooth 対応デバイスとデータを交換することです。Bluetooth 無線技術は臨時の無線通信技術なので、以降の通信を実行するピコネットを構築できる運用手順がいくつかあります。手順とモードは、アーキテクチャの異なるレイヤに適用されるため、1 台のデバイスが同時に複数の手順やモードに関与することがあります。
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照会 (発見) 手順Bluetooth 対応デバイスでは、付近のデバイスを発見するとき、または付近のデバイスから発見されるようにするときに照会手順を使用します。
照会手順は非対称です。付近のデバイスを検出しようとする Bluetooth 対応デバイスは、照会側デバイスと呼ばれ、照会リクエストを積極的に送信します。付近のデバイスから検出可能な Bluetooth 対応デバイスは、発見可能デバイスと呼ばれ、照会リクエストを傍受し、応答を送信します。照会手順では、照会リクエストと照会応答に特殊な物理チャネルが使用されます。
照会側デバイスと発見可能デバイスはどちらも、ピコネット内にある他の Bluetooth 対応デバイスですでに接続されている場合もあります。照会や照会のスキャンを実行するときは常に、物理チャネルと、既存の論理トランスポートに課せられている QoS 確約の要件とのバランスを取る必要があります。
照会手順では、物理チャネルより上位のアーキテクチャ レイヤは利用されませんが、照会情報や照会応答情報を交換するときに、一時的な物理リンクが発生することも考えられます。
ページング (接続) 手順
接続を構築する手順は非対称なので、一方の Bluetooth 対応デバイスが接続可能な場合 (ページをスキャンしている場合) でも、もう一方の Bluetooth 対応デバイスがページング (接続) 手順を実行する必要があります。この手順の目的は、特定の Bluetooth 対応デバイスのみがページング手順に応答することです。
接続可能なデバイスは、特殊な物理チャネルを利用して、ページング (接続) デバイスから送信される接続リクエストのパケットを傍受します。この物理チャネルには、接続可能なデバイスに固有の属性があるため、接続可能なデバイスの情報を持っているページング デバイスのみがこのチャネルで通信できます。
ページング デバイスと接続可能デバイスはどちらも、ピコネット内にある他の Bluetooth 対応デバイスとすでに接続されている場合があります。ページングやページングのスキャンを実行するときは常に、物理チャネルと、既存の論理トランスポートに課せられている QoS 確約の要件とのバランスを取る必要があります。
接続モード接続手順を正常に終了すると、ピコネット内のデバイス間は物理的に接続されます。つまり、相互に接続しているピコネットの物理チャネルがあり、デバイス間の物理リンクがあり、デフォルトの ACL-C と ACL-U の論理リンクがあります。接続モードでは、追加の論理リンクの作成と解放を行うこと、ピコネットの物理チャネルに接続したままで物理リンクと論理リンクのモードを変更することができます。また、デバイスで照会手順、ページング手順、スキャン手順を実行することや、元のピコネットの物理チャネルから接続を解除せずに他のピコネットに接続することもできます。
追加の論理リンクは、リンク マネージャを使用して作成されます。リンク マネージャでは、リンク マネージャ プロトコル (LMP) のメッセージをリモートの Bluetooth 対応デバイスを交換して、論理リンクの作成と設定をネゴシエートします。デフォルトの ACL-C と ACL-U の論理リンクは、常に接続プロセスで作成されます。また、これらのリンクは、それぞれ LMP メッセージと L2CAP シグナリング チャネルに使用されます。
注意が必要なのは、2 台のデバイスを最初に接続した場合、デフォルトで 2 つの論理リンクが作成される点です。このようなリンクの一方 (ACL-C) は、LMP 制御プロトコルを伝送し、リンク マネージャの上位レイヤからは見えません。もう一方のリンク (ACL-U) は、L2CAP シグナリング プロトコルと多重の L2CAP ベストエフォート チャネルを伝送します。コンテキストで解決できるため、デフォルトの ACL 論理トランスポートが参照されることも多いのですが、デフォルトの ACL-U 論理リンクを参照するのが一般的です。また、この 2 つの論理リンクは、1 つの論理トランスポートを共有することにも注意が必要です。
スレーブ デバイスがアクティブにピコネットへ接続している間、スレーブ デバイスとマスター デバイスの間には、デフォルトの ACL 論理トランスポートが常に存在します。デフォルトの ACL 論理トランスポートを削除する方法は 2 つあります。1 つ目は、ピコネットの物理チャネルからデバイスを分離する方法です。このとき、デバイス間にある L2CAP チャネル、論理リンク、および論理トランスポートの階層全体が削除されます。
2 つ目は、パーク モードのスレーブ デバイスに物理リンクを設定する方法です。このとき、デフォルトの ACL 論理トランスポートは放棄されます。この方法は、他の論理トランスポート (明示的に作成も削除もできない ASB 論理トランスポート以外) がすべて削除済みの場合にのみ使用できます 。デフォルトの ACL と ASB の各論理トランスポート以外に論理トランスポートが存在する場合、デバイスをパーク モードにすることはできません。
スレーブ デバイスの物理リンクをパーク モードにすると、デフォルトの ACL 論理トランスポートは解放され、ASB 論理トランスポートは PSB 論理トランスポートで置換されます。デフォルトの ACL 論理トランスポートに多重化されている ACL-C と ACL-U の各論理リンクは、そのまま存在しますが、データのトランスポートには使用できません。マスター デバイス上のリンク マネージャでは、PSB-C 論理リンクで伝送できる LMP メッセージの利用が自制されています。デバイスがパーク モードのときに L2CAP ユニキャストのデータ トラフィックがコントローラに送信されないよう、チャネル マネージャと L2CAP リソース マネージャが制御します。チャネル マネージャでは、データを伝送するために、必要に応じてデバイスのパーク モードとパーク モード解除が管理されることがあります。
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ホールド モードホールド モードは一般的なデバイス モードではありませんが、物理リンク上の予約されていないスロットに適用されます。ホールド モードでは、同期リンク タイプ SCO と eSCO の運用にスロットが予約されているときにのみ、物理リンクがアクティブになります。すべての非同期リンクは非アクティブです。ホールド モードは、呼び出しごとに 1 回動作します。また、呼び出しが完了するとモードを終了し、以前のモードに戻ります。
スニッフ モードスニッフ モードは一般的なデバイス モードではありませんが、デフォルトの ACL 論理トランスポートに適用されます。スニッフ モードでは、存在期間と不在期間で構成される負荷サイクルを定義することで、このような論理トランスポートの可用性を変更します。デフォルトの ACL 論理トランスポートがスニッフ モードのデバイスでは、不在期間を利用して、他の物理チャネルでの動作を実行したり、省電力モードに切り替えることができます。スニッフ モードの影響があるのはデフォルトの ACL 論理トランスポート (つまり、共有の ACL 論理トランスポート) のみです。また、その他の SCO や eSCO の論理トランスポートがアクティブな状態でも、適用されません。ピコネットの物理チャネル上で物理リンクの存在期間と不在期間が発生するのは、物理リンクに構築されるすべての論理トランスポートが融合するためです。
一方で、ブロードキャストの論理トランスポートには、存在や不在用に定義されている想定はありません。マスター デバイスでは、ピコネットの物理チャネル内に物理リンクが存在する期間と同時にブロードキャストを予定することが望ましいのですが、実行できない場合や実用的ではない場合もあります。存在期間が重複しないスレーブが複数あるときでも、通信できる可能性を改善するために、ブロードキャストの反復が定義されています。ただし、ブロードキャストの論理トランスポートは信頼性があるとは考えられていません。
パーク モードパーク モードの場合、スレーブ デバイスはピコネットに接続したままで、物理リンクを維持することができます。パーク モードでは、マスター デバイスへの論理リンクに対応できません。ただし、ピコネットのマスターとパーク モードのスレーブ間で通信するときに常に使用される、PSB-C と PSB-U の論理リンクは例外です。スレーブ デバイスへの物理リンクがパーク モードの場合、PSB 論理トランスポート パラメータで定義される、マスターとスレーブ間の通信が制限されることを意味します。PSB 論理トランスポートが非アクティブ (つまり不在) の場合、デバイスは他の物理チャネルの動作を実行したり、省電力モードに切り替えることができます。
役割の切り替え手順役割の切り替え手順とは、ピコネットで接続されている 2 台のデバイスの役割を切り替える方法です。この手順では、元のマスター デバイスが定義している物理チャネルから、新しいマスター デバイスが定義する物理チャネルに移行します。ある物理チャネルから次のチャネルに切り替えるプロセスで、物理リンクと論理トランスポートの階層が削除され、再構築されます。ただし、トポロジで暗示されている ASB と PSB の論理トランスポートは例外なので、保存されません。役割の切り替え後、元のピコネットの物理チャネルが消滅する可能性があります。元のマスターに物理チャネルに接続する他のスレーブがまだあるときは、そのまま存在することも可能です。
この手順では、デフォルトの ACL 論理リンクとサポートするレイヤを新しい物理チャネルにコピーするだけです。この手順ではその他の論理トランスポートをコピーしません。必要であれば、上位のレイヤで実行します。影響があるトランスポートの LT_ADDR は保存されません。これは、この値が新しい物理チャネルで使用されている可能性があるためです。
元の論理トランスポートに、QoS 確約やスニッフ モードなどのモードがある場合、役割の切り替え後も保存されます。QoS 確約やモードは、役割の切り替えが完了した後に、再ネゴシエートする必要があります。
拡張データ レート拡張データ レート (EDR) は、Bluetooth パケットの容量や種類を拡張する方法の 1 つです。EDR の目的は、他のアーキテクチャを変更せずに、最大スループットの増加、複数接続のサポート改善、消費電力の低下を実現することです。
EDR は、各論理トランスポートで独立して動作するモードとして選択できます。EDR を有効にすると、パケット ヘッダーに含まれるパケット タイプ ビットは、基本レート モードの場合とは異なる意味に解釈されます。この異なる解釈は、ヘッダーの論理トランスポートのアドレス フィールドと連動して明らかになります。解釈の結果、パケットのペイロード ヘッダーとペイロードを受信し、パケット タイプに応じて復調することができます。EDR を有効にできるのは、ACL-U と eSCO-S の論理トランスポートのみで、ACL-C、SCO-S、ブロードキャストの論理トランスポートの場合には有効にできません。
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