Bluetooth-Spezifikation 5.4

Bluetooth-Advertising wird bidirektional

4. Mai 2023, 6:00 Uhr | Harry Schubert
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Periodic Advertising with Response (PAwR)

Bluetooth SIG
Bild 3: PAwR Periodic Advertising Event und Subevent-Intervalle
© Bluetooth SIG

Vor Bluetooth 5.4 erfolgte die Übertragung von Anwendungsdaten als Advertising unidirektional in einem sternförmig organisierten Netzwerk mit einem Sender und vielen Empfängern. Wenn jedoch eine bidirektionale Übertragung von Anwendungsdaten erforderlich ist, können mehrere LE-ACL-Verbindungen oder LE-CIS (Connected Isochronous Stream) von einem zentralen Gerät zu mehreren Peripheriegeräten hergestellt werden. Bidirektionale Verbindungen werden als mehrere einzelne Punkt-zu-Punkt-Verbindungen betrachtet, und die Anzahl der aktiven Verbindungen, die unterstützt werden können, ist sowohl durch die Speichergröße als auch durch den Blue­tooth-Stack begrenzt.

Bisher war ein solches Bluetooth-Netzwerk nicht gut geeignet für Anwendungen, die Nachrichten zwischen einem einzelnen zentralen Knoten und einer großen Anzahl von Endgeräten senden und empfangen müssen. Mit Bluetooth 5.4 wurde deshalb Periodic Advertising with Response (PAwR) eingeführt. Es ermöglicht nun die bidirektionale Übertragung von Anwendungsdaten zwischen einem einzelnen zentralen Knoten und einer großen Anzahl Endgeräte in einem sternförmigen Netzwerk.

PAwR baut auf dem in Bluetooth 5.0 eingeführten Periodic Advertising auf, bei dem ein Beobachter während des Empfangs Synchronisationsinformationen abruft. PAwR ermöglicht nun die bidirektionale Übertragung kleiner Datenmengen ohne vorherigen Verbindungsaufbau, indem  Antwortschlitze als periodische Unterereignisse in einem Periodic-Advertising-Intervall hinzugefügt werden (Bild 3, Bild 4).

Bluetooth SIG
Bild 4: Ein PAwR-Subevent-Intervall mit Antwort-Slots
© Bluetooth SIG

PAwR ermöglicht es einem Sender, seinen Übertragungsschlitz zu nutzen, um eine Verbindungsanfrage an ein bestimmtes Gerät im Netz zu senden und eine LE-ACL-Verbindung aufzubauen, wenn es gilt, eine größere Datenmenge zu übertragen. Dies wird bei Periodic Advertising Broadcast (PADVB) nicht unterstützt.

Bei PADVB werden die gleichen Anwendungsdaten vom sendenden Gerät an alle Beobachter übertragen. PAwR dagegen erlaubt es, dass jeder Beobachter oder jede Gruppe von Beobachtern unterschiedliche Daten während eines deterministischen Zeitfensters empfangen kann.

Wie bei PADVB sucht ein Beobachter nach AUX_ADV_IND-PDUs, die auf Sekundärkanälen übertragen werden, auf die das Feld Channel AuxPtr in der auf dem Primärkanal übertragenen ADV_EXT_IND-PDU verweist. Über das Feld AUX_ADV_IND SyncInfo werden Synchronisationsinformationen über das periodische Advertising-Intervall und andere Datenelemente erfasst, und ein Beobachter kann berechnen, wann PAwR-Ereignisse auftreten werden.

Ein PAwR-Ereignis enthält mehrere Unterereignisse, wobei jedes Unterereignis aus einer Broadcast-Daten-PDU AUX_SYNC_SUB­EVENT_IND oder einer Verbindungsanforderung AUX_CONNECT_REQ PDU besteht, die in einem bekannten PAwR-Unterereignisintervall übertragen wird. Auf Antworten auf AUX_SYNC_SUBEVENT_IND-PDUs folgt eine Reihe von Zeitschlitzen, die für AUX_SYNC_SUB­EVENT_RSP-Antwort-PDUs reserviert sind, die von Beobachtern gesendet werden.

PAwR verwendet den in Bluetooth 5.0 eingeführten Kanalauswahlalgorithmus #2, um den Kanal auszuwählen, auf dem jedes PAwR-Unterereignis stattfinden wird. Antwort-PDUs in einem Unterereignis verwenden denselben Kanal wie die Broadcast-PDU AUX_SYNC_SUBEVENT_IND. Beobachter benötigen zusätzliche Informationen über die Sub-Ereignisse, die ihnen sagen, wie oft sie auftreten, aus wie vielen Sub-Ereignissen jedes PAwR-Ereignis besteht und in welchem Sub-Ereignis und in welchem Antwort-Zeitschlitz sie den Empfang einplanen sollten. Informationen über Unterereignisse und Antwortzeitfenster finden sich in der PDU AUX_ADV_IND, die einen neuen AD-Typ namens »Periodic Advertising Response Timing Information« hinzufügt und im Informationsfeld »Additional Controller Advertising« (ACAD) übertragen wird.

Beobachter benötigen Informationen darüber, auf welches Unterereignis sie ihren Empfang (Scanning) synchronisieren sollen. Außerdem werden Informationen darüber benötigt, welcher Antwort-Slot für das Unterereignis zu verwenden ist. Die Anwendungsschicht ist dafür verantwortlich, diese Details zu ermitteln und den beobachtenden Endgeräten zur Verfügung zu stellen.

Im Falle des elektronischen Regaletiketts (ESL, Electronic Shelf Label) befasst sich das Profil mit diesen Details. Ein sendendes Gerät – definiert als Zugangsknoten (AP, Access-Point) – stellt eine LE-ACL-Verbindung mit dem elektronischen Regaletikett her und konfiguriert verschiedene GATT-Merkmale. Dazu gehören die Zuweisung einer ESL-ID und einer Gruppen-ID, deren Wert verwendet wird, um anzugeben, welches Unterereignis das Etikett empfangen soll.

Die Broadcast-Nutzdaten können einen oder mehrere Befehle enthalten, die jeweils an eine bestimmte ESL-ID oder IDs innerhalb einer Gruppe gerichtet sind. Die Befehle werden als Nutzdaten einer PAwR-AUX_SYNC_SUB­EVENT_IND-PDU während eines PAwR-Sub-Ereignisses übertragen. Alle elektronischen Preisschilder, die Teil dieser Gruppe sind, erhalten das übertragene Paket, das die ESL-ID oder IDs enthält, für die die Nachrichten bestimmt sind. Die durch den Befehl adressierten Preisschilder verarbeiten den Befehl und antworten mit einer AUX_SYNC_SUBEVENT_RSP-PDU in der Reihenfolge, in der sie den Befehl erhalten haben. Wenn nur ein einziges Preisschild im Befehl adressiert wurde, antwortet es in Slot 0. Wenn mehrere Preisschilder adressiert sind, z. B. 0, 1 und 6, antwortet 0 in Slot 0, 1 in Slot 1 und 6 in Slot 2, da es an dritter Stelle im Befehlsfeld genannt wurde.


  1. Bluetooth-Advertising wird bidirektional
  2. Periodic Advertising with Response (PAwR)
  3. Verschlüsselte Datenübertragung bei Werbung

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