Il SIG ha rilasciato una nuova generazione di Bluetooth Core Specification 5.2 al CES2020 di Las Vegas, tra cui LE ISOCHRONOUS, LE PWOER CONTROL, LE ATTRIBUTE PROTOCOL. Questo articolo parla di LE ISOCHRONOUS.

1. Mercato BT 5.2 LE AUDIO

Come tutti sappiamo, prima di BT 5.2, la trasmissione audio Bluetooth utilizzava la classica modalità Bluetooth A2DP per la trasmissione dei dati punto-punto. Ora l'emergere di Bluetooth LE Audio ha rotto il monopolio del Bluetooth classico sul mercato audio. Al CES 2020, SIG ha annunciato che la nuova Core Specification BT 5.2 supporta l'audio multi-stream che consentirà la trasmissione di flussi audio multipli, indipendenti e sincronizzati tra un dispositivo sorgente audio, come le cuffie TWS, la sincronizzazione audio multi-room. LE Audio aggiungerà anche Broadcast Audio, consentendo a un dispositivo sorgente audio di trasmettere uno o più flussi audio a un numero illimitato di dispositivi sink audio. Broadcast Audio può essere ampiamente utilizzato in aeroporti, bar, palestre, cinema, centri congressi e altri siti. L'emergere di BT 5.2 colpisce l'Apple TWS e fornisce supporto per la trasmissione audio simultanea multicanale.

2. Principio di trasmissione audio BT 5.2 LE

La funzione Canali isocroni Bluetooth LE è un nuovo metodo di utilizzo di Bluetooth LE per trasferire dati tra dispositivi. Questa funzionalità fornisce un meccanismo per garantire la sincronizzazione tra più dispositivi sink che ricevono dati dalla stessa origine. Il protocollo stabilisce che ogni frame di dati inviato dal trasmettitore Bluetooth avrà un limite di tempo e i dati scaduti (dati che violano il periodo di validità vincolato al tempo) che non vengono trasmessi, vengono scartati. Di conseguenza, i dispositivi riceventi ricevono dati validi rispetto alla loro età e latenza accettabile per garantire la sincronizzazione dei dati ricevuti da più dispositivi slave. Per realizzare la nuova funzione, ISOAL è un nuovo livello nello stack Bluetooth che si trova nel controller sopra il livello di collegamento. Fornisce flessibilità nel modo in cui i livelli inferiori dello stack e i livelli superiori lavorano insieme, consentendo di fornire servizi di segmentazione e riassemblaggio del flusso di dati.

L'ISOAL fornisce servizi di segmentazione, frammentazione, riassemblaggio e ricombinazione per la conversione delle SDU dal livello superiore alle PDU del gestore delle risorse in banda base e viceversa.

L'ISOAL utilizza operazioni di frammentazione/ricombinazione o segmentazione/riassemblaggio per convertire le unità di dati di servizio (SDU) in unità di dati di protocollo (PDU) o viceversa. Il controller ISOAL accetta o genera SDU tramite i PHY di codifica 1M e 2M supportati. La lunghezza massima di ogni SDU è Max_SDU. Utilizzare il pacchetto di dati HCI ISO per trasmettere la SDU allo strato superiore o dallo strato inferiore all'aria.

Per i requisiti applicativi della modalità di connessione LE e della modalità di non connessione, il protocollo BT 5.2 LE AUDIO specifica due modelli di framework di trasmissione del flusso di dati.

3. BT 5.2 Trasmissione sincrona del flusso di dati basata sulla connessione LE

I canali isocroni orientati alla connessione utilizzano il trasporto logico LE-CIS (LE Connected Isochronous Stream) e supportano la comunicazione bidirezionale. Un singolo flusso LE-CIS fornisce una comunicazione isocrona punto-punto tra due dispositivi collegati. Per il trasporto logico LE-CIS è specificato un periodo di lavaggio. Tutti i pacchetti che non sono stati trasmessi entro il periodo di flushing verranno scartati.

I flussi CIS sono membri di gruppi chiamati Connected Isochronous Groups (CIG), ognuno dei quali può contenere più istanze CIS. All'interno di un gruppo, e per ogni CIS, esiste una pianificazione di intervalli di tempo di trasmissione e ricezione noti come eventi e sottoeventi.

Ogni evento si verifica a un intervallo regolare chiamato Intervallo ISO, che può essere ovunque nell'intervallo da 5 ms a 4 s in multipli di 1,25 ms. Ogni evento è suddiviso in uno o più sottoeventi. In un sottoevento basato sulla trasmissione di un flusso di dati isocrono, il Master (M trasmette una volta e lo Slave (S） risponde come mostrato di seguito. Notare che il canale viene cambiato ad ogni sottoevento.

4. Trasmissione sincrona BT 5.2 basata su flusso di dati broadcast senza connessione

La comunicazione isocrona senza connessione utilizza Broadcast Isochronous Streams (BIS) e supporta solo la comunicazione unidirezionale. La sincronizzazione del ricevitore deve prima ascoltare i dati di trasmissione AUX_SYNC_IND master. La trasmissione contiene un campo chiamato BIG Info. I dati contenuti in questo campo verranno utilizzati per la sincronizzazione con il BIS richiesto. Il nuovo collegamento logico LE-broadcast control (LEB-C) viene utilizzato per i requisiti di controllo del collegamento logico. Ad esempio, l'aggiornamento del canale, il collegamento logico del canale di sincronizzazione LE-S (STREAM) o LE-F (FRAME) verrà utilizzato per il flusso di dati e i dati dell'utente. Il più grande vantaggio di BIS è che può trasmettere copie identiche di dati a più dispositivi ricevitori.

Il flusso isocrono di trasmissione e i gruppi supportano solo la trasmissione sincrona del flusso di dati multi-ricevitore non connesso. Si può vedere che la più grande differenza tra il BIS e il CIG è che BIS supporta solo la comunicazione unidirezionale.

5. Caratteristiche di BT 5.2 LE Audio

• Un nuovo livello chiamato Isochronous Adaptation Layer è stato aggiunto al controller per supportare la trasmissione del flusso di dati LE AUDIO.
• L'architettura del trasporto dati è stata modificata per supportare la comunicazione isocrona orientata alla connessione e senza connessione.
• C'è una nuova modalità di sicurezza LE 3 che si basa sull'uso di un codice di trasmissione condiviso per consentire l'utilizzo della crittografia nei gruppi isocroni di trasmissione.
• Il livello HCI dispone di una serie di nuovi comandi ed eventi che consentono di configurare e utilizzare la comunicazione isocrona.
• Il Link Layer ha una serie di nuove PDU tra cui la Connected Isochronous PDU e la Broadcast Isochronous PDU. LL_CIS_REQ e LL_CIS_RSP vengono utilizzati per creare un flusso isocrono connesso su una connessione.
• LE AUDIO supporta più PHY rate di 1 M, 2 M, CODIFICATO.

6. La prospettiva dell'autore

Si può vedere dalla specifica del core BT 5.2 che la funzione LE AUDIO è un aggiornamento dello stack di protocollo software, che è diverso dal BT 5.1 CODER PHY e LE 2M PHY che richiedono supporto hardware. In altre parole, i principali produttori originali possono supportare direttamente la funzione Bluetooth LE AUDIO aggiornando l'SDK. È senza dubbio una notizia entusiasmante.