一文看懂BT5.2 LE Audio新特性

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作者:XCODER

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目录

一. BT 5.2 LE AUDIO市场

二. BT 5.2 LE Audio传输原理

三. BT5.2 基于LE连接的同步数据流传输

四. BT5.2 基于无连接广播数据流同步传输

五. BT5.2 LE AUDIO新特性小结:

. 后记


蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,简称SIG)在拉斯维加斯举办的CES2020上发布了新一代蓝牙技术标准BT5.2,包括LE ISOCHRONOUS,LE PWOER CONTROL, LE ATTRIBUTE PROTOCOL,今天只谈LE ISOCHRONOUS,其他特性详解后续会持续更新,记得点击关注公众号哟。

一. BT 5.2 LE AUDIO市场

众所周知,BT5.2之前,蓝牙音频传输采用经典蓝牙A2DP模式进行点对点数据传输,现在低功耗音频LE Audio的出现,打破了经典蓝牙垄断音频市场的地位。在2020CES展会上,SIG官方宣布BT5.2新的标准支持基于连接的一主多从音频流应用,比如TWS耳机,多房间音响同步,以及基于广播数据流的传输,可广泛用于候机室、体育馆、会议厅、电影院等有公共屏幕音频接收场合。可以说蓝牙5.2的出现,既打破了Apple tws专利权,又给多声道同步音频传输提供了支持。

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二. BT 5.2 LE Audio传输原理

蓝牙LE同步通道功能是一种使用蓝牙LE在设备之间传输数据的新方法,叫LE Isochronous Channels 。它提供了一种算法机制,可以确保多个接收器设备能同步接收到主设备数据。其协议规定蓝牙发射机发送的每帧数据会带有一个时间期限,从设备在时间窗之后接收到的数据将被丢弃。这意味着接收器设备仅接收有效时间窗口内的数据,从而保证多个从设备接收数据的同步。

为了实现该新功能,BT5.2在协议栈Controller和Host之间增加ISOAL同步适配层(The Isochronous Adaptation Layer),提供数据流分段,重组服务。

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ISOAL层将上层LE服务数据SDU(Service data unit)转换为基带传输需要的协议数据PDU(protocol data unit),反之亦然。ISOAL控制器通过支持的1M,2M,编码PHY接受或生成SDU,每个SDU的长度最大为最大长度(Max_SDU)。使用HCI ISO数据包将SDU传输到上层或从下层传送到空中。

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针对于LE连接模式和非连接模式的应用场景需求,BT5.2 LE AUDIO协议规定了两套数据流传输框架模型。

 

三. BT5.2 基于LE连接的同步数据流传输

面向连接的同步信道使用LE-CIS(LE连接的同步数据流,LE Connected Isochronous Stream)传输方式,支持双向通信。 在LE-CIS传输中,规定时间窗内未传输的任何数据包将被丢弃。面向连接的同步信道数据流传输规定设备之间提供点对点同步通信。 

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Connected Isochronous Groups (CIG)模式可以支持一主多从的多连接数据流传输。每个组可以包含多个CIS实例。 在一个小组内,对于每个CIS,都有一个时间表发送和接收时隙,称为事件和子事件。

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每个事件的发生间隔,称为一个ISO间隔,时间范围规定在5ms至4s,每个事件被划分进入一个或多个子事件,在基于同步数据流传输模式的子事件中,主机(M)发送一次与从机(S)回应为如图所示

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四. BT5.2 基于无连接广播数据流同步传输

无连接同步通信使用广播同步(BIS Broadcast Isochronous Streams )传输方式,只支持单向通信。接收机同步需要先侦听主机AUX_SYNC_IND广播数据,广播中包含一个称为BIG Info的字段,该字段包含的数据将用于与所需的BIS进行同步。新的LEB-C广播控制逻辑链路用于LL层链路控制,例如信道更新更新,LE-S(STREAM)或者LE-F(FRAME)同步信道逻辑链路将用于用户数据流和数据。 BIS方式最大的优势可以将数据同步传输到多个接收机。

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Broadcast isochronous stream and group模式支持非连接的多接收机数据流同步传输,可以看到它和CIG模式最大的不同在于该模式只支持单向通信。

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五. BT5.2 LE AUDIO新特性小结:

  • BT5.2新添加控制器ISOAL同步适配层支持LE AUDIO数据流传输。

  • BT5.2支持新传输体系结构以支持面向连接和无连接同步通信。

  • 有一种新的LE安全模式3,该模式基于广播方式,允许在广播同步组中使用数据加密。

  • HCI层添加了许多新命令和事件,这些命令和事件允许同步需要的配置和通信。

  • 链路层增加了新的PDU,包括连接的同步PDU和广播同步PDU。 LL_CIS_REQ和LL_CIS_RSP用于创建连接,控制同步流。

  • LE AUDIO 支持 1M, 2M, CODED 多种PHY速率。

 

6. 后记

从BT5.2规范可见,LE AUDIO功能是纯软件协议栈层面的更新,和需要硬件支持的BT5.1的CODER PHY, LE 2M PHY不一样,也就是说,各大原厂可以直接通过更新sdk即可支持蓝牙LE AUDIO功能,这无疑是个振奋人心的消息。

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