【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。

目录
相关文章
|
编解码 安全 Android开发
低功耗蓝牙LE Audio Profile 详细介绍
2019年底,蓝牙官方组织SIG发布了蓝牙5.2版本的核心协议,其中增加了一个重要的特性---LE Audio。蓝牙的应用协议都是从应用层到物理层完整包含的协议,LE Audio也不例外。但蓝牙5.2核心协议仅仅定义了蓝牙LE的链路层传输Audio的方式,上层协议以及完整的LE Audio规范迟迟未出,近日,蓝牙官方组织释放了LE Audio较为完整的规范文档。
低功耗蓝牙LE Audio Profile 详细介绍
|
存储 安全 算法
【BLE】 BLE配对绑定保姆级介绍
实现蓝牙通信安全,除了paring/bonding这种底层方式,用户也可以在应用层去实现相同功能,两者从功能上和安全性上没有本质区别,只不过应用层自己实现的话,需要自己选择密码算法,密钥生成,密钥交换等,如果你不是这方面的专家,你的应用就有可能会存在安全漏洞。设备跟手机绑定成功后,手机再次重连这个设备时,就会自动跳过service discovery过程,换句话说,配对的时候手机会把设备所有服务和characteristic的handle保存下来,二次重连的时候,直接用以前保存的handle值去操作设备。
5554 1
【BLE】 BLE配对绑定保姆级介绍
蓝牙核心规范(V5.3)-深入详解之SCO和eSCO的异同
蓝牙核心规范(V5.3)-深入详解之SCO和eSCO的异同
2899 0
蓝牙核心规范(V5.3)-深入详解之SCO和eSCO的异同
|
物联网
低功耗蓝牙(BLE)设备常用的4种角色
对于主从设备的其它说法,大家需要了解一下。对于Central和Peripheral有多种说法,上面我们说的是主从,还有客户端/服务端,中心设备/外围设备,我们这里简单介绍一下,客户端(Client)对应上面的Central,接收数据;服务端(Server)对应上面的额Peripheral,提供数据,这个需要和网站的服务器/客户端区别一下;中心设备(Central)和外围设备(Peripheral),其实上面叫中心设备和外围设备。上面主设备(Master)和从设备(Slave)应该对应主/从。这个根据个人习惯,主/从用的比较多,如果在蓝牙中提到这些知道就行了。
1760 0
路径损耗计算模型 | 带你读《大规模天线波束赋形技术原理与设计 》之二十五
本小节介绍 3D 信道的路损模型,是以 ITU 信道为基础拓展得到的。
14062 0
路径损耗计算模型  | 带你读《大规模天线波束赋形技术原理与设计 》之二十五
|
网络协议 物联网 芯片
三张图带你入门蓝牙规范
蓝牙自从2001年发布以来,从经典蓝牙发展到了BLE蓝牙,又于2017年引入了蓝牙mesh技术,核心规范版本就于2019年年底升级到了最新的5.2版本,很多同学对蓝牙很有兴趣,但也被会被蓝牙技术里繁多的概念搞迷糊,希望通过这篇文章带大家对蓝牙技术规范有一个基本的了解。本文的面向读者是对网络技术有一定了解但对蓝牙技术不熟悉的同学。
三张图带你入门蓝牙规范
|
物联网 API 数据库
一文带你认识蓝牙 GATT 协议
正所谓磨刀不误砍柴工,我们有必要先深入的学习一下 GATT 以及 GATT 相关的一些知识。 本文我们就来了解一下 蓝牙 GATT 到底是什么?同时了解下我们使用的 ESP32-C3 GATT示例的工程的代码结构。
9141 5
一文带你认识蓝牙 GATT 协议
|
算法 网络协议 物联网
|
编解码 安全 算法
【蓝牙系列】蓝牙5.4到底更新了什么(1)--- PAwR
蓝牙5.4规范中引入了一种新的逻辑传输“Periodic Advertising with Responses(PAwR)”,它能够支持无连接的双向应用程序数据通信。在这种技术支持下,ESL设备不需要经常性的切换接收模式,因此可以大大延长电池寿命,同时,基于PAwR的数据传输模式,保证数据传输与监听设备的相关性,从而减少能量的浪费,实现ESL设备接收数据并响应至发送器的能力。
1975 0
|
算法 安全 物联网
一种更优雅的蓝牙配对技术 - Cross-transport key derivation (CTKD)
蓝牙CTKD是蓝牙4.2版本引入的一种交叉传输密钥派生的安全机制,全称 Cross-transport key derivation,主要用在蓝牙双模设备上,它可以跨越BLE和BT的边界,通过将BLE配对生成的LTK转化成BT配对的LinkKey,从而直接实现BT的配对,当然也可以通过BT配对生成的LinnkKey转化成BLE的LTK来实现BLE的配对,目前我们主要研究和使用前者。通过CTKD可以通过一次配对将BT和BLE两个链路都配对上,从而提升蓝牙双模设备的配对体验。
2722 0
一种更优雅的蓝牙配对技术 -  Cross-transport key derivation (CTKD)

热门文章

最新文章