【BLE】蓝牙5.2 新特性 - LE Audio

简介: 连接同步通道是基于蓝牙连接的,首先要先建立ble连接基于时间同步的音频传输机制,可以实现多个设备的数据同步一个master可以建立多个CIG每个CIG可以最多31个CIS每个CIS里面最多有31个subevent链路层有LL_CIS_REQ 和 LL_CIS_RSP来创建CIS无连接的单向的,无应答机制广播通道,对接收者的数量没有限制不仅可以广播数据包还可以广播控制包每个big里面最多可以包含31个bis。

  Isochronous channel 是蓝牙5.2发布的新特性,可以翻译为同步通道,主要应用在LE Audio上。它定义了一个有时间依赖的数据的传输通道和传输策略。首先是定义了一个对于多接收方同步获取数据的机制;其次是定义了发送方在允许的时间外丢弃数据,从而保证接收方收取的数据满足时效要求。

  同步通道分为连接同步通道和广播同步通道。看名字就可以知道,连接同步通道是需要两个设备建立gatt连接之后才可以使用的用来传输音频的通道,广播同步通道则是使用广播来传输音频流。

为什么需要同步通道?

   ble 的传统的gatt也可以同时连接多个slaver设备,但是master与多个slaver建立连接的后,master与每个slaver建立的连接通道都是相互独立的,使用的是不同的时间基准,并且每个gatt通道的连接间隔可能也不一样,所以master在给不同的slaver发送数据的时候无法做到精确的时间同步。

   这也是ble之前的应用场景所决定的,ble传统的gatt连接通道适合进行数据流的传输,并且通过调整连接interval来提高ble数据传输的峰值速率,这样的设计满足了大部分的数据流的传输要求。
LE Connection

   但是音频流和数据流对传输速率的要求是不一样的,音频流的数据码率是固定的,比如128bps, 192bps, 所以音频流并不追求绝对的峰值速率,而是稳定的、实时的传输通道,并且音频流通常有多个声道,需要让多个声道的数据有很好的同步性。

   就这样,在音频流传输的需求背景下,Isochronous channel 同步通道应运而生。

连接同步通道

   连接同步通道有两个新的概念,分别是CIG (Connected Isochronous Group) 和 CIS (Connected Isochronous Stream)。

连接同步通道也有连接间隔,称为ISO_Interval,这个和ble传统的gatt连接的interval有些类似,但是ISO_Interval把时序分的更加细一些。

CIG:是由master建立的,建立CIG的时候interval已经确认好了。 建立连接后, master可以向slaver发送建立CIG请求,一个CIG最多可以建立31个CIS。

CIS: CIS表示每个连接的音频流,可以简单理解为每个CIS就是TWS耳机中的一个设备。每个CIS最多可以包含31个subevent,依次轮流发送, 每个subevent最小的间隔是400us。

连接同步通道又分为两种模式,sequential模式和interleave模式

sequential模式

sequential模式:发送数据是以CIS为单位,每次先将CIS1中的所有subevent发送完后,再切换到下一个CIS2,将CIS2所有的subevent发送挖按成后,在切换下一个。。。如下图所示:

CIG Sequential

interleave模式

interleave模式: 发送数据是以subevent为单位,每次先将每个CIS上subevent1发送完成后,然后再分别将每个CIS上的subevent2依次发送完成,然后再切换到subevent3.。。。

由于interleave模式每次发送一个subevent后,就切换到下个CIS发送subevent,每个subevent最小的间隔是400us,所以两个蓝牙耳机设备的延时理论最小可以做到400us。

CIG Interleave

总结

  1. 连接同步通道是基于蓝牙连接的,首先要先建立ble连接
  2. 基于时间同步的音频传输机制,可以实现多个设备的数据同步
  3. 一个master可以建立多个CIG
  4. 每个CIG可以最多31个CIS
  5. 每个CIS里面最多有31个subevent
  6. 链路层有LL_CIS_REQ 和 LL_CIS_RSP来创建CIS

广播同步通道

   广播同步通道 boardcast isochronous 是一个全新的概念,是建立在蓝牙5.0的周期性广播Periodic advertising的基础之上,周期广播通道是可以使用预设的0 -36的数据通道上进行数据的发送的,首先广播者在37 38 39 广播的时候会广播下一次会出现在哪个数据channel,扫描设备可以基于此在特定的时间段,在对应的通道上进行扫描,这样就可以建立一个周期性广播的单向通道。
周期性广播

广播同步通道

   广播同步通道也有BIG和 BIS两个概念,这部分和连接同步通道类似。

big boardcast isochronous group:一个设备可以发送多个BIG

bis boardcast isochronous stream: 每个BIG最多可以由多个BIS。

BIG

总结

  1. 无连接的
  2. 单向的,无应答机制
  3. 广播通道,对接收者的数量没有限制
  4. 不仅可以广播数据包还可以广播控制包
  5. 每个big里面最多可以包含31个bis

连接同步通道和广播同步通道的区别

  1. 连接同步通道是基于连接的, 广播同步通道是无连接的
  2. 连接同步通道是由数量限制的,最多31个通道。 广播同步通道是基于广播的,对接收者没有数量限制。
  3. 连接同步通道数据是双向,是由应答机制的。 广播同步数据数据是单向的,是无应答的。

应用场景

连接同步通道:是一种双向的音频同步通道,最常见的应用场景就是TWS耳机,并且由于支持多个CIG,可以实现音频的分享,几个小伙伴可以每人戴一对蓝牙耳机一块看视频,并且还可以将其分享给旁边的其他耳机。

广播同步通道:由于它是一种单向的通道,并且对接收者的数量没有限制,后面可能应用在大型会场,电影院等场景,试想一下后面看电影,电影院不再是吵吵闹闹的,每人佩戴一个蓝牙耳机,音量大小可以自己调节。 电影也不用分英文场次和中文场次。英文和中文双语也可以自行在耳机上切换。

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