Bluetooth-Grundlagen: Herkunft und Funktionsweise

Data Link Layer

Auf der Ebene des Data Link Layer (Sicherungsschicht) sind vor allem die Basistopologie, die Zugriffsmechanismen und die Adressierung beschrieben. Im Bluetooth-Protokoll sind diese Aufgaben besonders in den beiden folgenden Teilschichten umgesetzt:

• Link Manager Protocol (LMP): Das LMP erfüllt Aufgaben der Netzverwaltung. Diese umfassen insbesondere den Verbindungsaufbau zwischen Stationen, die Authentifizierung und Verschlüsselung sowie die Steuerung der Energiesparmodi und der Gerätezustände in einem Piconetz.

• Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP): Das L2CAP verbindet die Protokolle der höheren Schichten mit den Aufgaben des Basisbands. Es ist in der Weise parallel zu LMP angeordnet, dass L2CAP die Übertragung der Nutzdaten übernimmt. L2CAP stellt sowohl verbindungsorientierte als auch verbindungslose Dienste zur Verfügung, greift selbst aber nur auf die verbindungslosen asymmetrischen ACL-Verbindungen des Basisbandprotokolls zu.

Ein Bluetooth-Netzwerk ist grundsätzlich nach dem Master-Slave-Prinzip aufgebaut, wobei der Master die Steuerung des Verkehrsflusses übernimmt. Auf diese Art sind vergleichsweise einfach isochrone Verkehrsströme abzuwickeln, wie sie etwa im Rahmen des Audiomoduls benötigt werden.

Grundsätzlich sind folgende Arten von Bluetooth-Netzwerken zu unterscheiden (vgl. Abbildung 6):

• Wenn nur ein Master in einem Netzwerk vorhanden ist, handelt es sich um ein Piconetz.

• Wenn der eine Master ausschließlich mit einem Slave im Rahmen einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Point-to-Point) kommuniziert, wird das Netzwerk im Mono-Slave-Modus betrieben.

• Der eine Master kann aber auch im Multi-Slave-Modus Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen (Point-to-Multipoint) mit bis zu sieben aktiven Slaves etablieren, wobei weitere Slaves im geparkten Zustand passiv teilnehmen können.

• Ein Scatternetz setzt sich aus mehreren Piconetzen zusammen. Da jedes Piconetz von einem Master verwaltet wird, gibt es im Scatternetz-Modus folgerichtig mehrere Master. Dabei kann eine Station als Slave in mehreren Piconetzen angemeldet sein und nacheinander in diesen Netzen auch aktiv sein. Darüber hinaus kann ein Master eines Piconetzes gleichzeitig auch Slave in einem anderen Piconetz sein.

Scatternetze haben sich in den heutigen Realisierungen der Bluetooth-Protokollstapel nicht durchgesetzt. Gleiches gilt für viele Routing-Algorithmen, die für umfassendere Netzwerkverwaltung entwickelt wurden. In einem solchen Piconetz wird der Kommunikationsablauf durch den Master vorgegeben. Dieser gibt, wie bereits beschrieben, allen Slaves im Piconetz Zeitschlitze mit einer Länge von 625 µs vor, wobei eine Übertragung von allen Teilnehmern nur zu Beginn eines Zeitschlitzes gestartet werden darf.

Aufeinanderfolgende Pakete werden auf verschiedenen Frequenzen übertragen. Im normalen Modus wird mit dem Beginn eines jeden neuen Zeitschlitzes ein Frequenzsprung durchgeführt. Bei der Übertragung von Paketen, die drei oder fünf Zeitschlitze einnehmen, wird die Frequenz bis zur vollständigen Übertragung des Pakets festgehalten. Das folgende Paket wird danach mit der Frequenz übertragen, die dem Zustand der Clock entspricht.