Généralités

Cette couche prend en charge la communication entre les appareils en gérant différents types de liaisons et leur attribue une adresse nommée BD_ADDR (Bluetooth Device Adress) codée sur 48 bits équivalente de l’adresse MAC des cartes réseaux filaires.

Architecture de réseaux : piconet et scaternet

Le système Bluetooth permet des connexions d’un point à un autre (figure a) ou d’un point à plusieurs points (figure b) pour former un piconet ou picoréseau avec deux ou plusieurs périphériques. Dans un picoréseau, un des périphériques Bluetooth a le rôle de maître, les autres sont des esclaves. Un maître peut être connecté à 7 esclaves actifs ou 255 esclaves en mode Parked ou mode d’Attente. La connexion est établie mais aucun canal de transmission n’est engagé avec le maître. Le rôle du maître est primordial. Tous les périphériques du picoréseau sont synchronisés sur son horloge et c’est lui qui indique la séquence de saut utilisée dans le réseau. De plus, les esclaves ne peuvent pas parler entre eux, ils sont forcés de passer par le maître qui ordonne tous les échanges de données ou la découverte de nouveaux périphériques. Des picoréseaux peuvent être étendus en partageant un maître ou un esclave, on parle alors de Scatternet (figure c).

La couche bande de base gère le type de communication établie entre les périphériques Bluetooth. Cinq types de transports logiques peuvent être utilisés :

SCO : Synchronous Conection-Oriented

eSCO : Extended Synchronous Conection-Oriented

ACL : Asynchronous Connection-Oriented

ASB : Active Slave Broadcast

PSB : Parked Slave Broadcast

Un hôte Bluetooth actif dans un piconet se voit attribuer une adresse logique de transport ou LT-ADDR (Logical Transport Adress). Codée sur 3 bits, l’adresse 000 étant attribuéé au maître, il reste 7 adresses à attribuer aux esclaves, d’où la limitation des 7 connexions actives. Pour chaque connexion eSCO, une seconde adresse est attribuée mais utilisable uniquement pour ce type de transport. Quand un esclave n’est plus actif, il perd son adresse qui peut alors être attribuée à un autre périphérique par le maître.

Payload Header : en-tête du paquet.

User Payload : taille des données dans le paquet.

FEC : Forward Error Correction. Permet de protéger les données grâce à un codage avec répétitions de bits, qui réduit énormément la taille des données transportées par un paquet. En FEC 2/3, on code 2 bits de données avec 3 bits dans la trame, on perd 1/3 de l’espace utile. En FEC 1/3, on code 1 bit avec 3 bits, on perd les 2/3 de l’espace utile dans chaque trame. En contrepartie, on peut corriger les paquets en erreur sur la liaison.

CRC : Cyclic Redundary Check. Permet de détecter les erreurs et de demander une retransmission.

SCO

Les liaisons SCO synchrones sont des liaisons en mode Connecté (le canal de transmission est réservé) au débit symétrique de 64 Kbit/s entre un maître et un esclave. Un maître peut engager jusqu’à trois liaisons SCO avec le même ou différents esclaves. SCO utilise des paquets du type HV1, HV2, HV3 et DV. Ce type de liaisons est utilisé pour les connections voix en temps réel. Aucune retransmission de trame n’est effectuée mais un code correction d’erreurs peut être utilisé pour assurer une fiabilité accrue.

DV : Data/Voice

Les transmissions DV, données (64 Kbit/s) et voix (57,6 Kbit/s), utilisent les liaisons SCO en envoyant dans les mêmes paquets deux groupes de données différentes : une pour transporter de la voix en temps réel et l’autre pour des données. Les canaux ainsi engagés ont les caractéristiques habituelles, pour la voix en mode Connecté en temps réel sans retransmission et pour les données avec retransmission possible.

eSCO

Les liaisons eSCO peuvent être symétriques ou asymétriques, mais toujours en mode Connecté. Ce type de liaisons est utilisé pour les gros transferts de données (synchronisation, échanges entre ordinateurs) car elles assurent un débit bidirectionnel important 864 Kbit/s. En cas d’erreur, contrairement à SCO, une retransmission est possible par un dialogue entre émetteur et récepteur. Ce mode de transmission ne peut donc pas être utilisé pour les connexions voix en temps réel. eSCO utilise des paquets du type EV3, EV4 et EV5 en Basic Rate et des paquets du type 2-EV3, 3-EV3, 2-EV5 et 3-EV5 en EDR, Enhanced Data Rate.

Une liaison ACL est le type de transport communément employé en Bluetooth. Le maître échange alors des paquets de données ou de contrôle avec n’importe lequel des esclaves du piconet. Le maître ne maintient qu’une liaison ACL par esclave, et une retransmission d’une trame perdue ou erronée est possible mais pas obligatoire. Le débit asymétrique des liaisons ACL privilégie l’envoi de données du maître vers l’esclave. Par exemple, le maître dispose d’une bande passante de 2178.1 Kbit/s alors que l’esclave n’a que 177.1 Kbit/s. Ces débits sont adaptés pour des liaisons internet par exemple où le download est beaucoup plus important que l’upload. ACL utilise des paquets du type DM1, DH1, DM3, DH3, DM5, DH5 et AUX1 en Basic Rate et des paquets 2-DH1, 3-DH1, 2-DH3, 3-DH3, 2-DH5 et 3-DH5 en EDR.

Transport ASB : Active Slave Broadcast

Ce type de liaison est utilisé par un maître afin de transmettre des données à tous les périphériques esclaves actifs sur le piconet.

Transport PSB : Parked Slave Broadcast

Ce type de liaison est utilisé par un maître afin de transmettre des données à tous les périphériques esclaves inactifs sur le piconet.