Die SIG hat auf der CES2020 in Las Vegas eine neue Generation der Bluetooth Core Specification 5.2 veröffentlicht, darunter LE ISOCHRONOUS, LE PWOER CONTROL, LE ATTRIBUTE PROTOCOL. In diesem Artikel geht es um LE ISOCHRONOUS.

1. BT 5.2 LE AUDIO-Markt

Wie wir alle wissen, nutzte die Bluetooth-Audioübertragung vor BT 5.2 den klassischen Bluetooth-A2DP-Modus für die Punkt-zu-Punkt-Datenübertragung. Jetzt hat das Aufkommen von Bluetooth LE Audio das Monopol des klassischen Bluetooth auf dem Audiomarkt gebrochen. Auf der CES 2020 gab SIG bekannt, dass die neue Core Specification BT 5.2 Multi-Stream-Audio unterstützt, das die Übertragung mehrerer, unabhängiger, synchronisierter Audiostreams zwischen einem Audioquellgerät wie TWS-Kopfhörern und Multiroom-Audiosynchronisierung ermöglicht. LE Audio fügt auch Broadcast Audio hinzu, sodass ein Audioquellgerät einen oder mehrere Audiostreams an eine unbegrenzte Anzahl von Audiosenkengeräten senden kann. Broadcast Audio kann in Flughäfen, Bars, Fitnessstudios, Kinos und Konferenzzentren und an anderen Orten verwendet werden. Das Aufkommen von BT 5.2 trifft die Apple TWS und bietet Unterstützung für die gleichzeitige Mehrkanal-Audioübertragung.

2. BT 5.2 LE-Audioübertragungsprinzip

Die Bluetooth LE Isochronous Channels-Funktion ist eine neue Methode zur Verwendung von Bluetooth LE zum Übertragen von Daten zwischen Geräten. Diese Funktion bietet einen Mechanismus, um die Synchronisierung zwischen mehreren Senkengeräten sicherzustellen, die Daten von derselben Quelle empfangen. Das Protokoll sieht vor, dass jeder vom Bluetooth-Sender gesendete Datenrahmen zeitlich begrenzt ist und die abgelaufenen Daten (Daten, die die zeitgebundene Gültigkeitsdauer verletzen), die nicht übertragen werden, verworfen werden. Folglich empfangen die empfangenden Geräte Daten, die hinsichtlich ihres Alters und einer akzeptablen Latenz gültig sind, um die Synchronisation der von mehreren Slave-Geräten empfangenen Daten sicherzustellen. Um die neue Funktion zu realisieren, ist ISOAL eine neue Schicht im Bluetooth-Stack, die im Controller über der Link-Schicht sitzt. Es bietet Flexibilität in der Art und Weise, wie die unteren Schichten des Stapels und die oberen Schichten zusammenarbeiten und ermöglicht die Bereitstellung von Datenstromsegmentierung und Wiederzusammenfügungsdiensten.

Die ISOAL stellt Segmentierungs-, Fragmentierungs-, Wiederzusammensetzungs- und Rekombinationsdienste für die Umwandlung der SDUs von der oberen Schicht in die PDUs des Basisband-Ressourcenmanagers und umgekehrt bereit.

Die ISOAL verwendet Fragmentierungs-/Rekombinations- oder Segmentierungs-/Reassemblierungsoperationen, um Dienstdateneinheiten (SDU) in Protokolldateneinheiten (PDU) umzuwandeln oder umgekehrt. Der ISOAL-Controller akzeptiert oder generiert SDUs über die unterstützten 1M- und 2M-Codierungs-PHYs. Die maximale Länge jeder SDU ist die Max_SDU. Verwenden Sie das HCI-ISO-Datenpaket, um die SDU an die obere Schicht oder von der unteren Schicht an die Luft zu übertragen.

Für die Anwendungsanforderungen des LE-Verbindungsmodus und des Nicht-Verbindungsmodus spezifiziert das BT 5.2 LE AUDIO-Protokoll zwei Rahmenmodelle für die Datenstromübertragung.

3. BT 5.2 Synchrone Datenstromübertragung basierend auf LE-Verbindung

Verbindungsorientierte isochrone Kanäle verwenden den logischen Transport LE-CIS (LE Connected Isochronous Stream) und unterstützen die bidirektionale Kommunikation. Ein einzelner LE-CIS-Stream bietet eine isochrone Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen zwei verbundenen Geräten. Für den logischen Transport von LE-CIS ist eine Spülzeit angegeben. Jedes Paket, das nicht innerhalb des Spülzeitraums übertragen wurde, wird verworfen.

CIS-Streams sind Mitglieder von Gruppen, die als Connected Isochronous Groups (CIG) bezeichnet werden und von denen jede mehrere CIS-Instanzen enthalten kann. Innerhalb einer Gruppe und für jedes CIS existiert ein Zeitplan von Sende- und Empfängerzeitschlitzen, die als Ereignisse und Unterereignisse bekannt sind.

Jedes Ereignis tritt in einem regelmäßigen Intervall auf, das als ISO-Intervall bezeichnet wird und irgendwo im Bereich von 5 ms bis 4 s in Vielfachen von 1,25 ms liegen kann. Jedes Ereignis ist in ein oder mehrere Unterereignisse unterteilt. In einem auf isochroner Datenstromübertragung basierenden Unterereignis sendet der Master (M einmal und der Slave (S）antwortet wie unten gezeigt. Beachten Sie, dass der Kanal bei jedem Unterereignis geändert wird.

4. BT 5.2 synchrone Übertragung basierend auf verbindungslosem Broadcast-Datenstrom

Die verbindungslose isochrone Kommunikation verwendet Broadcast Isochronous Streams (BIS) und unterstützt nur unidirektionale Kommunikation. Die Empfängersynchronisation muss zuerst auf Master-AUX_SYNC_IND-Sendedaten hören. Die Sendung enthält ein Feld namens BIG Info. Die in diesem Feld enthaltenen Daten werden zur Synchronisation mit dem erforderlichen BIS verwendet. Der neue logische Link LE-Broadcast Control (LEB-C) wird für die Anforderungen der logischen Link-Steuerung verwendet. Zum Beispiel wird eine Kanalaktualisierung, eine logische Verbindung des LE-S (STREAM) oder LE-F (FRAME) Synchronisationskanals für den Benutzerdatenstrom und die Daten verwendet. Der größte Vorteil von BIS besteht darin, dass identische Kopien von Daten an mehrere Empfängergeräte gestreamt werden können.

Der isochrone Broadcast-Stream und die Broadcast-Gruppen unterstützen nur die synchrone Übertragung von nicht verbundenen Multi-Receiver-Datenströmen. Es ist ersichtlich, dass der größte Unterschied zwischen BIS und CIG darin besteht, dass BIS nur unidirektionale Kommunikation unterstützt.

5. Funktionen von BT 5.2 LE Audio

• Dem Controller wurde eine neue Schicht namens Isochronous Adaptation Layer hinzugefügt, um die LE AUDIO-Datenstromübertragung zu unterstützen.
• Die Datentransportarchitektur wurde modifiziert, um verbindungsorientierte und verbindungslose isochrone Kommunikation zu unterstützen.
• Es gibt einen neuen LE-Sicherheitsmodus 3, der auf der Verwendung eines gemeinsamen Broadcast-Codes basiert, um die Verschlüsselung in isochronen Broadcast-Gruppen zu ermöglichen.
• Die HCI-Schicht verfügt über eine Reihe neuer Befehle und Ereignisse, die es ermöglichen, die isochrone Kommunikation zu konfigurieren und zu verwenden.
• Die Verbindungsschicht verfügt über eine Reihe neuer PDUs, darunter die Connected Isochronous PDU und die Broadcast Isochronous PDU. LL_CIS_REQ und LL_CIS_RSP werden verwendet, um einen verbundenen isochronen Stream über eine Verbindung zu erstellen.
• LE AUDIO unterstützt mehrere PHY-Raten von 1 M, 2 M, CODED.

6. Die Perspektive des Autors

Aus der BT 5.2 Core-Spezifikation ist ersichtlich, dass die LE AUDIO-Funktion eine Aktualisierung des Software-Protokollstapels ist, die sich von den BT 5.1 CODER PHY und LE 2M PHY unterscheidet, die Hardwareunterstützung benötigen. Mit anderen Worten, die großen Originalhersteller können die Bluetooth LE AUDIO-Funktion direkt unterstützen, indem sie das SDK aktualisieren. Es sind zweifellos aufregende Neuigkeiten.