Tipos de Enlace

• Enlace SCO (Synchronous Connection Oriented)

  
  
  • Conmutación de circuitos
  • Reserva de slot
  • Servicio síncrono/simétrico (Canal telefónico)

• Enlace ESCO (Extended SCO)

• Enlace ACL (Asynchronous Connection-Less)

  • Conmutación de paquetes
  • Servicios asíncronos/asimétricos

Proceso de Cualificación

1. BQA (Bluetooth Qualification Administrator)

   Suministra la documentación (representante de BQRB=Bluetooth Qualification Review Board)

2. Pruebas de conformidad

   RF, interoperatividad entre capas bajas, protocolos y perfiles en BQTF (Bluetooth Qualification Test Facility)

   • Se debe generar la documentación de conformidad.

3. BQB (Bluetooth Qualification Body)

   Concede (o no) la licencia para vender

   • Se incorpora a base de datos de productos cualificados
   • Se puede usar el logo

Intercambio de Paquetes FH+TDD

• Típicamente 1600 saltos /s.
• Slot de 625 µs
• En Inquiry/paging 3200 saltos /s (doble de saltos en slot)
• Frecuencia de símbolo (en el paquete): 1 Mb/s (máx throughput)

Duración paquete en un slot: 366 µs (hay paquetes multislot) 220 µs de tiempo de conmutación (hay que reajustar!!)

Compatibilidad entre BR/EDR/LE

• A partir de la especificación 4.0 Bluetooth pública Bluetooth Low Energy, basado en WiBree de Nokia, como Bluetooth Smart.
• Bluetooth Smart no es compatible con Bluetooth BR/EDR porque su objetivo es minimizar el consumo energético.
• Aparecen tres cualificaciones diferentes para los dispositivos: Bluetooth (BR/EDR), Bluetooth Smart Ready (Dual) y Bluetooth Smart (BLE)

Implementaciones típicas

• La mayoría de los sensores y sistemas embebidos utilizan la configuración SoC (System on a Chip) para mantener el coste/complejidad de diseño.
• En tablets/teléfonos móviles se utiliza la solución dual sobre HCI. Un microcontrolador se ocupa de la gestión de las comunicaciones Bluetooth y el otro gestiona las capas superiores.
• Otros dispositivos utilizan un protocolo propietario para comunicarse con el controlador Bluetooth.

Topologías

Broadcast

• Broadcaster y Observer.
• La más sencilla: un dispositivo (emisor) emite de forma recurrente datos en los canales de advertencia que pueden ser escuchados por cualquier receptor. El payload máximo en un paquete son 31 bytes (en los que se pueden incluir datos sobre el emisor y sus capacidades), pueden encadenarse dos paquetes a través de Scan Response.
• No se establece conexión por lo que no hay ningún tipo de control de flujo o seguridad en las comunicaciones, se emiten mensajes en abierto.

Conexiones

• Central (maestro): Explora repetidamente las frecuencias preestablecidas para paquetes de advertencia y, cuando corresponde, inicia una conexión. Una vez que se establece la conexión, la central administra el tiempo e inicia los intercambios periódicos de datos.
• Periférico (esclavo): Dispositivo que envía paquetes de advertencia periódicamente y acepta conexiones entrantes. Una vez que está en una conexión activa, el periférico sigue la sincronización de la central e intercambia datos regularmente con ella.
• El payload es mayor de 62 bytes (31+31 bytes), se utilizan GAP (Generic Access Profile) y GATT (Generic Attributes Profile) y se intercambian burst (ráfagas) de datos bidireccionales. *En la comunicación hay un CENTRAL (Master) y PERIPHERAL (Slave), hasta la especificación 4.1 cada dispositivo sólo podía asumir uno de estos roles

Mixta

• Las dos topologías anteriores pueden combinarse de forma libre. Un dispositivo “Bluetooth Smart Ready” puede actuar como bridge entre dispositivos BR/EDR y BLE.
• Están apareciendo en el mercado dispositivos más avanzados que permiten combinar varios roles simultáneamente.

Physical layer(PHY)

• Canales 0-36: Transmisión de Datos
• Canales 37-39: Advertising
• Los canales de “advertising” se han seleccionado para minimizar la interferencia con WiFi.
• FH-SS (Frequency Hopping – Spread Spectrum) con algoritmo de salto:
  ○ channel = (curr_channel + hop) mod 37
• El parámetro hop lo suministra el Master en cada nueva conexión por lo que la secuencia de salto es única para cada conexión. La modulación es GFSK y tasa binaria máxima (nominal) es 1 Mbps (la tasa real esperada puede estar entre 5-10 kbps).

Link Layer

garantiza a las capas superiores la recepción de paquetes de datos válidos, retransmite el paquete tantas veces como sea necesario hasta que recibe el ACK del receptor

misiones:

• Cambio de los parámetros de conexión (equilibrio entre el rendimiento y el consumo de energía.)
• La seguridad de cifrado: (claves son generadas y administradas por el host, pero la capa de enlace realiza el cifrado y descifrado).

• Implementada habitualmente como una combinación de hardware y software específico.
• Responsable de cumplir con la estricta temporización del stack.
• Aislada del resto de capas por el HCI

La capa de enlace define los siguientes roles:

• Advertiser: un dispositivo que envía paquetes “Advertising”.
• Scanner: dispositivo que escanea para paquetes “Advertising”.
• Maestro: un dispositivo que inicia una conexión y lo gestiona más tarde.
• Esclavo: un dispositivo que acepta una solicitud de conexión y sigue el tiempo del maestro.

Estos roles se pueden agrupar lógicamente en dos pares: Advertiser y Scanner (cuando no está en una conexión activa) y maestro y esclavo (cuando está en una conexión). En teoría podría combinarse un BLE Controller con un BLE Host de diferente fabricante al enlazarse a través del Host Controller Interface.

Direcciones Bluetooth

El identificador fundamental de un dispositivo Bluetooth, similar a una dirección MAC, es la dirección del dispositivo Bluetooth. Este número de 48 bits (6 bytes) identifica de forma única un dispositivo entre pares.

• Dirección de dispositivo público: Esto es equivalente a una dirección de dispositivo BR / EDR fija programada de fábrica. Debe estar registrado por el IEEE y nunca cambiará durante la vida útil del dispositivo.
• Dirección de dispositivo aleatorio: Esta dirección puede preprogramarse en el dispositivo o generarse dinámicamente en tiempo de ejecución

El GAP define tres subtipos:

• Dirección estática: reemplazo de las públicas siempre que el fabricante no desee o no necesite la sobrecarga del registro IEEE. número aleatorio que puede generarse cada vez que el dispositivo se inicia o puede permanecer igual durante la vida útil del dispositivo. no se puede cambiar durante un ciclo de encendido del dispositivo.
• Dirección privada no resuelta: no se usa comúnmente. Es También un número generado aleatoriamente, representa una dirección temporal utilizada durante un cierto período de tiempo.
• Dirección privada resuelta: forman la base de la característica de privacidad. Se generan -> clave de resolución de identidad (IRK) y un número aleatorio, y se pueden cambiar con frecuencia (incluso durante la vida útil de una conexión) para evitar que el dispositivo sea identificado y rastreado por un dispositivo de escaneo desconocido. Solo los dispositivos que poseen el IRK distribuido por el dispositivo usando una dirección de resolución privada en realidad pueden resolver esa dirección, lo que les permite identificar el dispositivo.

L2CAP

misiones:

• multiplexor de protocolo (protocolos de las capas superiores y los encapsula en el formato de paquete BLE estándar)
• fragmentación y recombinación de paquetes,

puede crear sus propios canales, no requieren la complejidad adicional agregada por ATT

El ATT es una simple protocolo cliente-servidor basados en los atributos que presenta un dispositivo-cada servidor tiene datos en forma de atributos, cada uno con identificador

advertiser y escanear, escaneo pasivo y activo.

Tipos de paquetes advertising(scanner): conectabilidad, escaneabilidad(emitir solicitud de escaneo o no), direccionabilidad(contiene direcciones del scanner de destino)

“WHITE LIST”: Tabla de dispositivos Bluetooth que rellena el Host y es utilizada por el Controller para admitir o no los paquetes de advertising o conexión.

La conexión está temporizada a través de:

• Intervalo de conexión: El tiempo entre el inicio de dos eventos de conexión consecutivos. Este valor varía entre 7,5 ms (alto rendimiento) y 4 s (el rendimiento más bajo posible pero también el que menos energía consume).
• Latencia del Esclavo: El número de eventos de conexión que un esclavo puede elegir omitir sin arriesgarse a una desconexión.
• Tiempo de espera de supervisión de conexión: El tiempo máximo entre dos paquetes de datos válidos recibidos antes de la conexión se considera perdido

procedimientos seguridad SM(security manager)-protocolo ocultar direcciones, comunicacion segura, no rastreen,, dos roles: initiator(maestro) y responder(esclavo)

Pariring:se genera clave temporal y no se guarda.

bonding: secuencia emparejamiento e intercambio claves permanentes. se guarda.

restablecimiento cifrado:despues de hacer vinculacion, claves almacenadas. este encargado de como usar esas claves para futuros y no tener que volver a vincular.

metodos generacion stk:

• just work: stk ambos lados. no seguridad mitm.
• passkey display: uno muestra clave 6 digitos y al otro se solcita que la ingrese. si seguridad mitm.
• out of band: datos adicionales se trasmiten edios distintas a radio ble (como nfc), si mitm.

procedimientos seguridad: cifrado(cifrar), privacidad(ocultar direccion, direcciones temporales) y firma(paquete no encriptado con firma)

tipos de claves:LTK-identificador. IRK-privacidad- CSRK-firma.

GAT-

perfil atributos generico. jerarquia y abstraccion de datos en la parte superior.define cómo se organizan y se intercambian los datos entre las aplicaciones. define objetos de datos genericos, usados y reutilizados. mantiene arquitectura cliente-servicio como ATT, pero ahora datos encapsulados en servicios con caracteristicas(datos de usuario con metadatos(informacion descriptiva, propiedades..

GAP-

perfil acceso generico. como dispositivos actuan entre si en nivel inferior. procedimientos de control-descubrimineto dispositivos, conexion, establecimineto de seguridad.garantizar interoperabilidad y permitir intercambio de datos.reglas: papeles e interacion. modos operacionales-comunicacion consistente e interoperable. aspectos seguridad modos y procediminetos.formatos de datos adicionales para datos q no protocolo