SIG đã phát hành thế hệ mới của Thông số kỹ thuật lõi Bluetooth 5.2 tại CES2020 ở Las Vegas, bao gồm LE ISOCHRONOUS, LE PWOER CONTROL, LE ATTRIBUTE PROTOCOL. Bài này nói về LE ISOCHRONOUS.

1. BT 5.2 LE AUDIO Market

Như chúng ta đã biết, trước BT 5.2, truyền âm thanh qua Bluetooth đã sử dụng chế độ Bluetooth A2DP cổ điển để truyền dữ liệu điểm-điểm. Giờ đây, sự xuất hiện của Bluetooth LE Audio đã phá vỡ thế độc quyền của Bluetooth cổ điển trên thị trường âm thanh. Tại CES 2020, SIG đã công bố rằng Đặc điểm kỹ thuật cốt lõi BT 5.2 mới hỗ trợ Âm thanh đa luồng, cho phép truyền nhiều luồng âm thanh đồng bộ, độc lập giữa một thiết bị nguồn âm thanh, chẳng hạn như tai nghe TWS, đồng bộ hóa âm thanh đa phòng. LE Audio cũng sẽ thêm Broadcast Audio, cho phép thiết bị nguồn âm thanh phát một hoặc nhiều luồng âm thanh tới số lượng thiết bị chìm âm thanh không giới hạn. Broadcast Audio có thể được sử dụng rộng rãi trong sân bay, quán bar, phòng tập thể dục, rạp chiếu phim, trung tâm hội nghị và các địa điểm khác. Sự xuất hiện của BT 5.2 giáng một đòn mạnh vào Apple TWS và hỗ trợ truyền tải âm thanh đồng thời đa kênh.

2. Nguyên tắc truyền âm thanh BT 5.2 LE

Chức năng Bluetooth LE Isochronous Channels là một phương pháp mới sử dụng Bluetooth LE để truyền dữ liệu giữa các thiết bị. Tính năng này cung cấp cơ chế đảm bảo đồng bộ hóa giữa nhiều thiết bị chìm nhận dữ liệu từ cùng một nguồn. Giao thức quy định rằng mỗi khung dữ liệu được gửi bởi thiết bị phát Bluetooth sẽ có giới hạn thời gian và dữ liệu đã hết hạn (dữ liệu vi phạm thời hạn hiệu lực có giới hạn thời gian) không được truyền sẽ bị loại bỏ. Do đó, các thiết bị nhận nhận được dữ liệu hợp lệ theo tuổi của nó và độ trễ chấp nhận được để đảm bảo đồng bộ hóa dữ liệu được nhận bởi nhiều thiết bị phụ. Để thực hiện chức năng mới, ISOAL là một lớp mới trong ngăn xếp Bluetooth nằm trong bộ điều khiển phía trên lớp liên kết. Nó cung cấp tính linh hoạt theo cách mà các lớp dưới của ngăn xếp và các lớp trên cùng hoạt động, cho phép cung cấp dịch vụ phân đoạn và lắp ráp lại luồng dữ liệu.

ISOAL cung cấp các dịch vụ phân đoạn, phân mảnh, lắp ráp lại và kết hợp lại để chuyển đổi các SDU từ lớp trên sang các PDU của trình quản lý tài nguyên băng tần cơ sở và ngược lại.

ISOAL sử dụng các hoạt động phân mảnh / tái tổ hợp hoặc phân đoạn / lắp ráp lại để chuyển đổi đơn vị dữ liệu dịch vụ (SDU) thành đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) hoặc ngược lại. Bộ điều khiển ISOAL chấp nhận hoặc tạo SDU thông qua PHY mã hóa 1M và 2M được hỗ trợ. Độ dài tối đa của mỗi SDU là Max_SDU. Sử dụng gói dữ liệu ISO HCI để truyền SDU đến lớp trên hoặc từ lớp dưới ra không khí.

Đối với các yêu cầu ứng dụng của chế độ kết nối LE và chế độ không kết nối, giao thức BT 5.2 LE AUDIO chỉ định hai mô hình khung truyền luồng dữ liệu.

3. BT 5.2 Truyền luồng dữ liệu đồng bộ dựa trên kết nối LE

Các kênh đẳng thời hướng kết nối sử dụng vận chuyển logic LE-CIS (LE Connected Isochronous Stream) và hỗ trợ giao tiếp hai hướng. Một luồng LE-CIS duy nhất cung cấp giao tiếp đẳng thời điểm-điểm giữa hai thiết bị được kết nối. Khoảng thời gian xả được chỉ định cho vận chuyển logic LE-CIS. Bất kỳ gói nào chưa được truyền trong khoảng thời gian xả sẽ bị loại bỏ.

Các luồng CIS là các thành viên của các nhóm được gọi là Nhóm Isochronous được Kết nối (CIG), mỗi nhóm có thể chứa nhiều cá thể CIS. Trong một nhóm và đối với mỗi CIS, tồn tại một lịch trình của các khe thời gian truyền và nhận được gọi là các sự kiện và sự kiện con.

Mỗi sự kiện xảy ra ở một khoảng thời gian đều đặn được gọi là Khoảng thời gian ISO, có thể ở bất kỳ đâu trong phạm vi 5 ms đến 4 s theo bội số của 1,25 ms. Mỗi sự kiện được chia thành một hoặc nhiều sự kiện phụ. Trong một subevent dựa trên truyền dòng isochronousdata, Master (M truyền một lần và Slave (S） phản hồi như hình dưới đây. Lưu ý rằng kênh được thay đổi ở mỗi subevent).

4. Truyền đồng bộ BT 5.2 dựa trên luồng dữ liệu quảng bá không kết nối

Giao tiếp đẳng thời không kết nối sử dụng Broadcast Isochronous Streams (BIS) và chỉ hỗ trợ giao tiếp một chiều. Đồng bộ hóa máy thu cần nghe dữ liệu quảng bá AUX_SYNC_IND chính trước. Chương trình phát sóng chứa một trường gọi là Thông tin LỚN. Dữ liệu có trong trường này sẽ được sử dụng để đồng bộ hóa với BIS được yêu cầu. Liên kết logic điều khiển phát sóng LE (LEB-C) mới được sử dụng cho các yêu cầu điều khiển Liên kết logic. Ví dụ: cập nhật kênh, liên kết logic kênh đồng bộ LE-S (STREAM) hoặc LE-F (FRAME) sẽ được sử dụng cho luồng dữ liệu người dùng và dữ liệu. Ưu điểm lớn nhất của BIS là nó có thể truyền các bản sao dữ liệu giống hệt nhau đến nhiều thiết bị thu.

Phát sóng đẳng dòng và nhóm chỉ hỗ trợ truyền đồng bộ luồng dữ liệu đa máy thu không được kết nối. Có thể thấy điểm khác biệt lớn nhất giữa BIS và CIG là BIS chỉ hỗ trợ truyền thông một chiều.

5. Tính năng của BT 5.2 LE Audio

• Một lớp mới được gọi là Lớp thích ứng đẳng thời đã được thêm vào bộ điều khiển để hỗ trợ truyền dòng dữ liệu LE AUDIO.
• Kiến trúc truyền tải dữ liệu đã được sửa đổi để hỗ trợ giao tiếp đẳng thời hướng kết nối và không kết nối.
• Có một chế độ bảo mật LE 3 mới dựa trên việc sử dụng Mã phát sóng được chia sẻ để cho phép mã hóa được sử dụng trong các Nhóm phát sóng Isochronous.
• Lớp HCI có một số lệnh và sự kiện mới cho phép cấu hình và sử dụng giao tiếp đẳng thời.
• Lớp liên kết có một số PDU mới bao gồm PDU đồng thời được kết nối và PDU đồng thời phát sóng. LL_CIS_REQ và LL_CIS_RSP được sử dụng để tạo Luồng liên tục được kết nối qua kết nối.
• LE AUDIO hỗ trợ nhiều tỷ lệ PHY 1 M, 2 M, MÃ.

6. Quan điểm của tác giả

Có thể thấy từ đặc điểm kỹ thuật cốt lõi của BT 5.2 rằng chức năng LE AUDIO là một bản cập nhật của ngăn xếp giao thức phần mềm, khác với BT 5.1 CODER PHY và LE 2M PHY yêu cầu hỗ trợ phần cứng. Nói cách khác, các nhà sản xuất chính gốc có thể hỗ trợ trực tiếp chức năng Bluetooth LE AUDIO bằng cách cập nhật SDK. Đó chắc chắn là một tin thú vị.