蓝牙协议之AVDTP

简介: 蓝牙协议之AVDTP

AVDTP简介(AUDIO/VIDEO DISTRIBUTION TRANSPORT PROTOCOL)


AVDTP协议指定音频或视频分发的传输协议,简称AVDTP,通过蓝牙空中传输流媒体音频或视频。音频和视频数据流需要同步的数据传输能力,A/V分发传输协议的传输机制和消息格式,基于《RFC 3350》中定义的RTP,其中由两大协议组成:RTP数据传输协议(RTP)和RTP控制协议(服务器)。


AVDTP在整个协议栈中的结构图如下图所示:


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常用术语及定义


首先对协议中常用的一些术语和定义做一个简要说明:


  • Stream:两个点对点设备之间的流媒体数据
  • Source (SRC) and Sink (SNK):依赖与应用层的两种角色,音频源和接收方。这两种角色都是在A2DP定义的。
  • Initiator (INT) and Acceptor (ACP):启动过程的设备作为启动者、接受启动的设备为接收者。要注意的是INT和ACP独立于上层应用定义的SRC和SNK,并且不能对应底层L2CAP中的角色
  • Application and Transport Service Capabilities:应用服务和传输服务的功能。应用服务功能比如协商、配置音源设备的codec,内容保护系统等;传输服务能力比如数据报文的分割和重组,数据包的防丢检测等等。
  • Services, Service Categories, and Service Parameters:服务、服务类别、服务参数
  • Media Packets, Recovery Packets, and Reporting Packets:流媒体包,数据恢复包,报告报文
  • Stream End Point (SEP):流端点,流端点是为了协商一个流而公开可用传输服务和A/V功能的应用程序
  • Stream Context (SC):流上下文。指在流设置过程中,两个对等设备达到一个公共的了解流的配置,包括选择的服务,参数,以及传输通道分配。
  • Stream Handle (SH):流句柄。在SRC和SNK建立了连接之后分配的一个独立的标识符,代表了上层对流的引用
  • Stream End Point Identifier (SEID):流端点标识,对特定设备的跨设备引用,该引用用于信令事物
  • Stream End Point State:流端点状态
  • Transport Session:传输会话。在A/V传输层的内部,在配对的AVDTP实体之间,流可以分解为一个、两个或多个、三个传输会话。
  • Transport Session Identifier (TSID):传输会话标识。代表对一个传输会话的引用。
  • Transport Channel:传输通道。传输通道指的是对A/V传输层下层承载程序的抽象,始终对应L2CAP的通道
  • Transport Channel Identifier (TCID):传输通道标识。代表对一个传输通道的引用。
  • Reserved for Future Additions(RFA):保留给将来添加
  • Reserved for Future Definitions (RFD):保留给将来定义
  • Forbidden (F):禁用

A/V架构:

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AVDTP协议架构(Architecture )

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上图AVDTP协议部分总共分为四个功能块,信令、流管理,数据恢复和适配层,同时图中的九个数字标号,代表了九类接口功能,如下图所示:

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流端点体系架构

A/V设备可以提供一个或多个流资源,这意味着源或媒体流的接收器。从概念上讲,流的终点(源或汇)连接位于设备的应用层。但是,终点是在AVDTP层中表示,用于协商和操作流。如所示图,AVDTP使用抽象流端点(SEP)的概念表示设备的资源和功能。


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例如,假设设备A有2个SEP标记为u和v,其中SEP u表示视频接收器,SEP v表示音频接收器。设备B有三个SEP,标记为x、y和z,代表音频源。设备A应该与设备B中的一个音频源建立音频流连接。


设备A和设备B分别为其SEP维护本地流端点标识符(SEID,见第4.10节)。第一设备A使用AVDTP服务来发现对等设备的资源。从这个过程中,设备A学习设备B中的三个SEP的(设备B本地)SEID和媒体类型(这里:音频源)。在续集中,设备A使用另一个AVDTP服务来收集其中一个远程SEP的应用程序和传输服务能力,例如SEP z.在这个事务中,设备B通过设备B之前呈现的SEID来引用SEP z。在了解了B公开的所有功能并将其与自己的本地功能进行比较之后,设备A可以使用另一个AVDTP服务来配置流连接。注意,如何选择服务的评估和决策发生在设备A的应用层,因此在AVDTP之外。存在本地SEP v(具有自己的本地SEID),它具有匹配能力和因此可以与设备B的SEP z连接,是隐式假设的。因此,设备A的AVDTP实体不需要知道本地SEP v的能力。但是,通过启动配置过程,设备A隐式地承认它在本地SEP中具有匹配能力,并将本地SEP v(带有本地SEID)映射到远程SEP z(具有远程SEID),这样两个设备都知道各自的远程SEID,以备将来相互参考。当配置过程成功终止时,设备A和设备B中的资源都应被分配(锁定),并且设备A中的SEP v和设备B中的SEP z都不能被配置为另一个流连接,例如通过第三个设备。


注意,尽管这两个设备在概念上都有sep,但它们的关系遵循非对称的客户机-服务器模型,应用程序使用AVDTP服务来管理远程设备中的流资源。设备B向设备A公开其所有能力,但设备A不向设备B公开其能力。在随后的信令过程中,流连接应由远程设备的SEID引用。在设备A中,必须存在本地SEP(资源),并且具有足够的能力来建立可互操作的流连接。状态机属于每个流终结点,并且存在于AVDTP层中。所有对应用程序有重要意义的状态变化都应通过上部暴露出来接口。每个应用程序支持的编解码器应使用单独的流端点,但是同一个编解码器可以有多个流端点。


状态机属于每个流端点,并且存在于AVDTP层中。所有对应用程序有重要意义的状态更改都应通过上层接口公开。应用程序支持的每个编解码器应使用单独的流端点,但同一编解码器可以有多个流端点。


信令过程

一般要求

信令过程需要一对互连设备之间的ACL链路。事务在通信设备之间建立的面向连接的通道上执行,并由双向异步消息交换组成。

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L2CAP信道用于信令,由L2CAP信令命令建立和释放。为L2CAP处理的AVDTP事务分配了一个特定的协议/服务多路复用器(PSM)值。


处理模型

AVDTP遵循L2CAP中定义的事务模型(请参阅蓝牙核心规范中L2CAP的第3节)。


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如上图显示了一个消息序列图(MSC),以说明信令事件的正常顺序。两条外部垂直线表示INT和ACP内的AVDTP信令实体。当AVDT_Signal_Req从上层(UL)发送时,INT的AVDTP向ACP的AVDTP发送AVDTP_Signal_CMD。之后接收到AVDTP_SIGNAL_CMD,ACP的AVDTP将AVDT_SIGNAL_Ind传递到其上层(UL)。当上层处理了AVDT_信号_Ind时,AVDT_信号_Rsp被发送回AVDTP层。这会产生一个AVDTP_信号_RSP返回到INT的AVDTP。在接收到AVDTP_RSP之后,INT信号的AVDTP以AVDT_信号_Cfm的形式返回到上层。


  • AVDT_Signal_Req:从上层到远程设备              
  • AVDT_Signal_Cfm:确认从远程设备到上层的请求              
  • AVDT_Signal_Ind:表示已从远程设备接收到请求上层            
  • AVDT_Signal_Rsp:从上层向远程设备响应。        

   

当远程端对信令请求没有响应时,使用响应超时过期(RTX_SIG_计时器,由配置文件指定)计时器来终止信令。


流管理信令概述

显示了管理流连接的总体过程。一个或两个设备可以发起流,流由流配置过程、延迟报告过程、流建立过程和流组成启动程序。流端点发现过程在这里标记为可选,用于返回一个流端点的类型和标识符(SEID),或为多个流端点联合返回类型和标识符(SEID)溪流终点。由于在以下程序中需要SEID作为参考,因此发现程序应事先触发。然而,对于每个单独的流端点,或者例如,重复的配置尝试,不需要发现过程。

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Get All Capabilities/Get Capabilities过程也是可选的,因为INT可以“猜测”ACP的功能并直接尝试流配置过程。Get All Capabilities/Get Capabilities过程可以由任何设备触发,并且不会影响流的端点状态。然而,由于在流配置之前不存在任何资源预留,因此,在对等流端点之间的关系中,触发获取所有能力/获取能力过程的设备应该已经触发了一个发现过程来检索SEID以供参考。


此外,由于流配置过程,两个设备都知道本地SEP和远程SEP的映射,并且两个设备中的对等流端点之间存在专用关系。


信号命令集

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参考文献:《蓝牙协议5.0》


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