1.2 OVERVIEW OF BLUETOOTH LOW ENERGY OPERATION
BR/EDR無線と同様に、LE無線は免許不要の2.4 GHz ISM帯域で動作します。LEシステムは、干渉およびフェージングに対抗するために周波数ホッピングトランシーバを使用し、多くのFHSSキャリアを提供します。LE無線操作では、整形されたバイナリ周波数変調を使用してトランシーバの複雑さを最小限に抑えます。LEは、変調の違い、適用可能なコーディング、および結果として生じるデータレートに関して、サポートされるPHYを記述するためにBR/EDRおよびAMPとは異なる用語を使用します。必須のシンボルレートは1メガシンボル/秒（Msym/s）です。 1シンボルは1ビットを表し、1Mビットのメガビット/秒（Mb/s）のビットレートをサポートします。これはLE 1M PHYと呼ばれます。1Mシンボル/秒のシンボルレートは、誤り訂正符号化を任意にサポートすることができ、これは、LE符号化PHYと呼ばれます。これは2つの符号化方式のいずれかを使用することができます。 S=2は2シンボルで1ビットを表し、従って500kb/sのビットレートをサポートし、S=8は8シンボルで1ビットを表し、従って125kb/sのビットレートをサポートします。オプションのシンボルレート2Msym/sがサポートされ、ビットレートは2Mb/sで、これはLE 2M PHYと呼ばれます。2Msym/sのシンボルレートは、符号化されていないデータのみをサポートします。LE 1MおよびLE 2Mは、まとめてLE未符号化PHYと呼ばれます。 （3.2.2節）では、この用語について詳しく説明します。
LEは、周波数分割多重アクセス（FDMA）と時分割多重アクセス（TDMA）の2つの多重アクセス方式を採用しています。FDMA方式では、40MHzの物理チャネルを2MHzで分離して使用します。3つはプライマリ広告チャネルとして使用され、37はセカンダリ広告チャネルおよびデータチャネルとして使用されます。1つのデバイスが所定の時間にパケットを送信し、対応するデバイスが所定の間隔の後にパケットで応答するTDMAベースのポーリング方式が使用されます。
物理チャネルは、イベントとして知られる時間単位に細分されます。これらのイベントに位置するパケットのLEデバイス間でデータが送信されます。イベントには、広告、拡張広告、定期的な広告、および接続イベントの4種類があります。
広告PHYチャネル上で広告パケットを送信する装置は、広告主と呼ばれます。 広告装置に接続する意思なしに広告チャネル上で広告パケットを受信する装置は、スキャナと呼ばれます。 広告PHYチャネル上の送信は、広告イベントにおいて発生します。 各広告イベントの開始時に、広告主は、広告イベントタイプに対応する広告パケットを送信します。 広告パケットのタイプに応じて、スキャナは、同じ広告PHYチャネル上の広告主に、同じ広告PHYチャネル上の応答が続くことを要求することができます。 広告PHYチャネルは、同じ広告イベントで広告主によって送信された次の広告パケット上で変化します。 広告主は、イベント中いつでも広告イベントを終了することができます。 プライマリ広告PHYチャネルは、次の広告イベントの開始時に使用されます。
Figure1.3 Advertising Events
LEデバイスは、広告イベントを使用する2つ以上のデバイス間の一方向通信またはブロードキャスト通信の場合、通信全体を満たすことができます。 また、広告イベントを使用して、データチャネルを使用する2つ以上のデバイス間のペアワイズ双方向通信を確立したり、セカンダリ広告チャネルを使用して定期的なブロードキャストを確立することもできます。
別のデバイスへの接続を形成する必要があるデバイスは、接続可能な広告パケットを待ち受けます。 そのような装置はイニシエータと呼ばれる。広告主が接続可能な広告イベントを使用している場合、イニシエータは、接続可能な広告パケットを受信した同じ広告PHYチャネルを使用して接続要求を行うことができます。 広告イベントが終了し、広告主が接続要求を受信して受け入れた場合、接続イベントが開始されます。 接続が確立されると、イニシエータは、ピコネットと呼ばれるものでマスタデバイスになり、広告デバイスはスレーブデバイスになります。 接続イベントは、マスタとスレーブの間でデータパケットを送信するために使用されます。 接続イベントでは、各接続イベントの開始時にチャネルホッピングが発生します。接続イベント内で、マスタとスレーブは、同じデータPHYチャネルを使用してデータパケットを交互に送信します。 マスタは、各接続イベントの開始を開始し、いつでも各接続イベントを終了できます。
Figure1.4 Connection Events
ピコネット内のデバイスは、開始デバイスによって送信された接続要求に含まれるフィールドによってアルゴリズム的に決定される特定の周波数ホッピングパターンを使用する。 LEで使用されるホッピングパターンは、ISM帯域の37個の周波数の擬似ランダム順序です。 ホッピングパターンは、干渉デバイスによって使用される周波数の一部を除外するように適合させることができます。 適応ホッピング技術は、これらが共に配置され、ローカル無線環境に関する情報にアクセスするか、または他の手段によって検出された場合に、スタティック（非ホッピング）ISMシステムとのBluetooth共存を改善します。
物理チャネルの上には、リンク、チャネル、および関連する制御プロトコルの概念があります。 階層は、物理チャネル、物理リンク、論理トランスポート、論理リンク、およびL2CAPチャネルです。 これらはセクション3.3からセクション3.6でより詳細に議論されますが、ここではこのセクションの残りの部分の理解を助けるために紹介されています。
物理チャネル内では、デバイス間に物理的なリンクが形成されます。 アクティブな物理リンクは、マスタとスレーブの間で双方向のパケット転送を行います。 LE物理チャネルは複数のスレーブデバイスを含むことができるので、どのデバイスが物理リンクを形成するかという制約があります。 各スレーブとマスタの間には物理的なリンクがあります。 スレーブは一度に複数のマスタとの物理リンクを持つことができます。 デバイスは同時にマスタとスレーブになることが許可されています。 物理リンクは、ピコネット内のスレーブ間で直接形成されることはない。 現時点では、マスタデバイスとスレーブデバイス間の役割変更はサポートされていません。 広告および定期的な物理リンクは、広告主から潜在的に無制限の数のスキャナまたはイニシエータへの一方向パケット転送を提供します。
物理リンクは、非同期トラフィックをサポートする1つまたは複数の論理リンクのトランスポートとして使用されます。 論理リンク上のトラフィックは、リソースマネージャ内のスケジューリング機能によって割り当てられた物理リンク上に多重化されます。
リンク層および物理層の制御プロトコルは、ユーザデータに加えて論理リンクを介して搬送されます。 これはリンクレイヤプロトコル（LL）です。 アクティブなデバイスは、LLプロトコルシグナリングを転送するために使用されるデフォルトのLE非同期接続論理トランスポート（LE ACL）を有します。 デフォルトのLE ACLは、デバイスがピコネットに参加するたびに作成されるACLです。
リンク層機能は、LLプロトコルを使用してピコネット内のデバイスの動作を制御し、下位のアーキテクチャ層（PHYおよびLL）を管理するサービスを提供します。
BR/EDRの場合と同様に、リンクレイヤの上にあるL2CAPレイヤは、アプリケーションとサービスにチャネルベースの抽象化を提供します。 アプリケーションデータの断片化とデフラグを実行し、共有論理リンクを介して複数のチャネルを多重化および逆多重化します。 L2CAPには、プライマリACL論理トランスポートを介して伝送されるプロトコル制御チャネルがあります。
L2CAPに加えて、LEはL2CAPの上に存在する2つの追加のプロトコルレイヤーを提供します。 セキュリティマネージャプロトコル（SMP）は、固定L2CAPチャネルを使用してデバイス間のセキュリティ機能を実装します。 もう1つは、固定L2CAPチャネルを介して少量のデータを通信する方法を提供する属性プロトコル（ATT）です。 属性プロトコルは、他のデバイスのサービスおよび機能を決定するためにデバイスによっても使用されます。 属性プロトコルは、BR/EDR上でも使用できます。