Bluetooth LE (BTLE）のAdvertisement packet format

btstackのコードを追いかけていると、BTLEペリフェラルがadvertisementを行う際のパケットを規定している配列があります。具体的には、こんなのです：

const uint8_t adv_data[31]="\x02\x01\x05" "\x05\x09mbed" "\x03\x02\xf0\xff";

なんとなく、名前やUUIDを定義していると分かるのですが、この値をいじったときに、iOSのCoreBluetoothでスキャンできなくなるなどの動きになったため、どういう構造になっているのかを知りたいと思っていました。Google先生に聞いてもうまくヒットするコンテンツがなかったのですが、結局本家のBluetooth 4.0 Specificationドキュメントで答えを見つけました。2000ページ以上あるドキュメントなので、目次くらいしかみていませんが、Volume-3 (Core System Package), Part-C (Generic Access Profile), Section-11 “ADVERTISING AND SCAN RESPONSE DATA FORMAT”に必要な情報を見つけました。

小ネタですが、BTLEのadvertisement packet formatということで以下に記載します。

Packet Format

Bluetooth Specificationからの抜粋です。

• Advertisement dataは31byteで構成されます
• AD Structureと呼ばれる情報要素が31byteのpacketに詰め込まれます
• 個々のAD Structureは、Length – AD Type – AD Dataで構成されます
• 未使用部分は0で埋める

AD Type値の意味が分かれば、個々のAD Structureが何をしているのかが分かります

AD Type値の割り当て

AD TypeはAssigned Numberという別のドキュメントで定義しています（デバイス種別の追加などで新規割り当て値が増えていくため、規格文書本体とは分けて管理しているようです）。Assigned Numberを公開しているWebサイトはこちらで、そこから、Generic Access Profileに飛ぶと、目的の情報が出てきます。主な情報を記載すると：

値	名称
0x01	Flag
0x02	Incomplete List of 16-bit Service UUIDs (more 16-bit UUIDs available)
0x03	Complete List of 16-bit Service Class UUIDs
0x09	Complete Local Name
0x10	Device ID

Flagは各bitが意味を持っており、以下の定義になっています：

bit位置	意味
0	LE Limited Discoverable Mode
1	LE General Discoverable Mode
2	BR/EDR Not Supported
3	Simultaneous LE and BR/EDR capable (Controller)
4	Simultaneous LE and BR/EDR capable (Host)
5..7	Reserved

btstackでは0x05 = 0101bですので、「LE Limited Discoverable Mode & BR/EDR Not Supported」をadvertiseすることになります。

最終的なAdvertise Data

btstackのケースでは、以下のAD Structureをadvertiseしています（要素と記載した部分は、advertise dataには含まれません）：

要素	Length	Type	Data
AD1	2	1 (flag)	0x05: LE Limited Discoverable & BR/EDR Not Supported
AD2	5	9 (Complete Local Name)	mbed
AD3	3	2 (Incomplete List of 16-bit Service UUID)	0xFFF0 (配列上では、上位下位バイトを逆に並べる）

UUIDのType値を2 (Incomplete)としているのは、advertiseでは0xFFF0のみを広報しますが、GATT profileとして0x1800, 0x1801も別途通知できるようにしているためだと思います。

おわりに

AdvertiseにService UUIDを含めないことも出来るのですが、その場合、iOS CoreBluetoothのCBCentralManagerクラスインスタンスに対してscanForPeripheralsWithServices: メッセージを送った際に、引数としてUUIDを指定するとペリフェラルを検出してくれません（nil指定にする必要あり）。UUIDをadvertiseしていなので当たり前ですが、最初はbtstackが何をadvertiseしているのかを分かっていなかっため悩みました。Twitterで呟いたら、ランニングエレクトロニクスさん（@sibu2)にService UUIDを追加するように教えていただいた次第でした。

参考資料

• Bluetooth SIG – Specification, Core Version 4.0
• Bluetooth SIG - Assigned Numbers