SIG представила новое поколение Bluetooth Core Specification 5.2 на выставке CES2020 в Лас-Вегасе, включая LE ISOCHRONOUS, LE PWOER CONTROL, LE ATTRIBUTE PROTOCOL. В этой статье говорится о LE ISOCHRONOUS.

1. Рынок BT 5.2 LE AUDIO

Как мы все знаем, до BT 5.2 для передачи звука по Bluetooth использовался классический режим Bluetooth A2DP для двухточечной передачи данных. Появление Bluetooth LE Audio сломало монополию классического Bluetooth на рынке аудио. На выставке CES 2020 компания SIG объявила, что новая базовая спецификация BT 5.2 поддерживает многопотоковое аудио, что позволит передавать несколько независимых синхронизированных аудиопотоков между устройством-источником звука, таким как наушники TWS, а также синхронизацию звука в нескольких помещениях. LE Audio также добавит Broadcast Audio, позволяя устройству-источнику звука транслировать один или несколько аудиопотоков на неограниченное количество устройств-приемников звука. Broadcast Audio можно широко использовать в аэропортах, барах, спортзалах, кинотеатрах, конференц-центрах и других местах. Появление BT 5.2 нанесло удар по Apple TWS и обеспечивает поддержку одновременной многоканальной передачи звука.

2. Принцип передачи звука BT 5.2 LE

Функция изохронных каналов Bluetooth LE - это новый метод использования Bluetooth LE для передачи данных между устройствами. Эта функция обеспечивает механизм для обеспечения синхронизации между несколькими устройствами-получателями, получающими данные из одного источника. Протокол предусматривает, что каждый кадр данных, отправленный передатчиком Bluetooth, будет иметь ограничение по времени, а данные с истекшим сроком действия (данные, которые нарушают ограниченный по времени срок действия), которые не были переданы, отбрасываются. Следовательно, принимающие устройства получают данные, которые действительны с учетом их возраста и допустимой задержки, чтобы гарантировать синхронизацию данных, полученных несколькими подчиненными устройствами. Для реализации новой функции ISOAL представляет собой новый уровень в стеке Bluetooth, который находится в контроллере над канальным уровнем. Это обеспечивает гибкость в том, как нижние уровни стека и верхние уровни работают вместе, позволяя предоставлять услуги сегментации потока данных и повторной сборки.

ISOAL предоставляет услуги сегментации, фрагментации, повторной сборки и рекомбинации для преобразования SDU с верхнего уровня в PDU менеджера ресурсов основной полосы частот и наоборот.

ISOAL использует операции фрагментации / рекомбинации или сегментации / повторной сборки для преобразования блоков служебных данных (SDU) в блоки данных протокола (PDU) или наоборот. Контроллер ISOAL принимает или генерирует SDU через поддерживаемые PHY с кодированием 1M и 2M. Максимальная длина каждого SDU - Max_SDU. Используйте пакет данных ISO HCI для передачи SDU на верхний уровень или с нижнего уровня в эфир.

Для требований приложения режима соединения LE и режима отсутствия соединения протокол BT 5.2 LE AUDIO определяет две модели структуры передачи потока данных.

3. BT 5.2 Синхронная передача потока данных на основе соединения LE.

Изохронные каналы с установлением соединения используют логический транспорт LE-CIS (LE Connected Isochronous Stream) и поддерживают двунаправленную связь. Один поток LE-CIS обеспечивает изохронную связь точка-точка между двумя подключенными устройствами. Период очистки указан для логического транспорта LE-CIS. Любой пакет, который не был передан в течение периода очистки, будет отброшен.

Потоки CIS являются членами групп, называемых подключенными изохронными группами (CIG), каждая из которых может содержать несколько экземпляров CIS. Внутри группы и для каждого CIS существует расписание временных интервалов передачи и приема, известных как события и подсобытия.

Каждое событие происходит с регулярным интервалом, называемым интервалом ISO, который может быть в любом месте в диапазоне от 5 мс до 4 с, кратных 1,25 мс. Каждое событие делится на одно или несколько подсобытий. Во вспомогательном событии, основанном на передаче изохронного потока данных, ведущее устройство (M передает один раз, а ведомое устройство (S) отвечает, как показано ниже. Обратите внимание, что канал изменяется при каждом вспомогательном событии.

4. Синхронная передача BT 5.2 на основе широковещательного потока данных без установления соединения.

Изохронная связь без установления соединения использует широковещательные изохронные потоки (BIS) и поддерживает только однонаправленную связь. Синхронизация приемника должна сначала прослушать основные широковещательные данные AUX_SYNC_IND. Трансляция содержит поле BIG Info. Данные, содержащиеся в этом поле, будут использоваться для синхронизации с требуемой BIS. Новый логический канал управления широковещательной передачей LE (LEB-C) используется для требований управления логическим каналом. Например, обновление канала, логическая связь канала синхронизации LE-S (STREAM) или LE-F (FRAME) будет использоваться для потока пользовательских данных и данных. Самым большим преимуществом BIS является то, что он может передавать идентичные копии данных на несколько устройств-получателей.

Широковещательный изохронный поток и группы поддерживают только синхронную передачу потока данных с несколькими приемниками без подключения. Видно, что самая большая разница между BIS и CIG заключается в том, что BIS поддерживает только однонаправленную связь.

5. Особенности BT 5.2 LE Audio

• К контроллеру был добавлен новый уровень, называемый уровнем изохронной адаптации, для поддержки передачи потока данных LE AUDIO.
• Архитектура передачи данных была изменена для поддержки изохронной связи с установлением соединения и без установления соединения.
• Существует новый режим безопасности LE 3, который основан на использовании общего широковещательного кода, позволяющего использовать шифрование в широковещательных изохронных группах.
• Уровень HCI имеет ряд новых команд и событий, которые позволяют настраивать и использовать изохронную связь.
• Канальный уровень имеет ряд новых PDU, включая Connected Isochronous PDU и Broadcast Isochronous PDU. LL_CIS_REQ и LL_CIS_RSP используются для создания подключенного изохронного потока через соединение.
• LE AUDIO поддерживает несколько уровней PHY: 1 M, 2 M, CODED.

6. Взгляд автора.

Из базовой спецификации BT 5.2 видно, что функция LE AUDIO представляет собой обновление программного стека протоколов, который отличается от BT 5.1 CODER PHY и LE 2M PHY, которые требуют аппаратной поддержки. Другими словами, основные производители оригинального оборудования могут напрямую поддерживать функцию Bluetooth LE AUDIO, обновив SDK. Несомненно, это волнующая новость.