低功耗藍牙協議棧包含兩部分共8層：主機（Host）和控制器（Controller）。
控制器部分包括：
物理層（Physical Layer）
鏈路層（Link Layer）
主機控制接口層（Host Controller Interface）
主機部分包括：
L2CAP 邏輯鏈路控制及自適應協議層（Logical Link Control and Adaptation Protocol）
安全管理層（Security Manager）
ATT 屬性協議層（Attribute Protocol）
GAP 通用訪問配置文件層（Generic Access Profile）
GATT 通用屬性配置文件層（Generic Attribute Profile）
從應用層到物理層一共包含8層，如下圖所示。對于開發者而言，不需要對每一層的具體實現都有深入的了解。只需要掌握與應用緊密相關的 GAP/GATT 層即可滿足大部分開發的需求，通過 SoftDevice（即協議棧，這種方式使得協議棧和用戶應用可以單獨編譯和鏈接）的 API 軟件接口（以 sd_ 開頭）調用來實現。
從應用層到物理層一共包含8層
1、物理層（Physical Layer）
對于低功耗藍牙，其物理層工作于 2.4GHz 全球通用的免許可證頻段（2400MHz~2483.5MHz），共使用 40 個頻道，頻道間隔為 2MHz，而經典藍牙使用 79 個頻道，1MHz 間隔。低功耗藍牙有兩種頻道類型：廣播頻道 3 個，數據頻道 37 個，共 40 個頻道。
低功耗藍牙廣播頻道為 2402 MHz（37），2426 MHz（38），2480 MHz（39），你沒看錯！就是2402 MHz（37），2426 MHz（38），2480 MHz（39）。3 個廣播頻道剛好與 WiFi 無線局域網的信道錯開，用于設備發現和建立連接。相比之下，經典藍牙技術需要使用 32 個廣播頻道來完成相同的任務。正因如此，低功耗藍牙可以大幅減少在空中的使用時間，從而降低功耗。
由于使用 3 個廣播頻道，低功耗藍牙只需 0.6 到 1.2ms 的“開啟”時間來掃描其他設備。而經典藍牙需要 22.5ms 掃描其 32 個頻道。低功耗藍牙的這個機制對降低功耗有顯著效果（比經典藍牙減少 10 到 20 倍的功耗）。
由于藍牙和 WiFi 都工作在 2.4GHz 頻段，在同一使用環境下可能產生相互的影響，為此低功耗藍牙做了系統共容性的考慮。低功耗藍牙頻道表設計時盡量避開 WiFi 的工作頻道，低功耗藍牙的所有 3 個廣播頻道均在 WiFi 頻道表之外，除了重疊的數據頻道部分，仍有 9 個數據頻道在 WiFi 頻道之外，確保了低功耗藍牙系統的可靠性及與 WiFi 系統的共容性，增強了應用時的抗干擾能力。
低功耗藍牙規范中所定義的最大發射功率為 +10 dBm（10mW），最小發射功率為 -20 dBm（0.01mW）。接收機靈敏度要求優于 -70 dBm（當誤碼率 BER 為 0.1% 時）。
顯而易見，藍牙的通信距離與發射功率和接收靈敏度有關。
當發射功率為 0 dBm，接收機靈敏度為 -70 dBm，通信距離約為 30米。
當發射功率為 +10 dBm，接收機靈敏度為 -90 dBm，通信距離約為 100米。
此外，通信距離往往還與天線、方向以及周圍環境等諸多因素有關。
2、鏈路層（Link Layer）
鏈路層用于控制射頻設備的工作狀態，包括 5 種可能的工作狀態：待機、廣播、掃描、啟動和連接。
當掃描者監聽廣播者時，廣播者發送數據而不需要建立連接。
如果一個設備以一個連接請求來響應一個廣播者，該設備稱為發起者。
如果廣播者接受該請求，則廣播者和發起者將進入連接狀態。
當一個設備位于連接狀態時，它將連接到兩個角色之一（主機或者從機）。發起連接的設備成為主機，接受連接請求的設備成為從機。
3、主機控制接口（Host Controller Interface）
HCI 層為主機和控制器之間的通信提供了一種標準化的接口，其主要完成兩個任務：① 發送命令給控制器和接收來自控制器的事件；② 發送和接收來自對端設備的數據。
4、L2CAP 邏輯鏈路控制及自適應協議層
L2CAP 邏輯鏈路控制及自適應協議層（Logical Link Control and Adaptation Protocol）為更高層提供數據封裝服務，允許邏輯的端到端數據通信。
5、安全管理層（Security Manager）
SM 層定義了配對和密鑰分發的方法，并為其他堆棧層的安全連接以及與另一個設備交換數據提供功能。
6、ATT 屬性協議層（Attribute Protocol）
ATT 屬性協議用于所有低功耗藍牙的數據傳輸，具有快速、簡單的特點，其采用了客戶端（Client）/ 服務器（Server）架構。
7、GAP 通用訪問配置文件層（Generic Access Profile）
低功耗藍牙協議棧的 GAP 層與應用 / Profile 直接連接，負責處理設備的接入方式和過程，包括設備發現、鏈路建立、鏈路終止、啟動安全功能以及設備配置。
8、GATT 通用屬性配置文件層（Generic Attribute Profile）
GATT 層是一個服務框架，定義使用 ATT 的子過程。GATT 規定了配置文件 Profile 的結構。在低功耗藍牙中，所有的數據塊由一個 Profile 或服務所使用的數據庫稱為特性（characteristic）。
