蓝牙5.2版新增功能的终极指南

介绍

几个月前，在2020年国际消费电子展（2020年1月）上，蓝牙SIG推出了最新版本的蓝牙5.2版。该声明是在宣布下一代蓝牙音频，即LE Audio的同时发布的。

版本5.2中引入的主要更改是一项称为同步通道（ISOC）的新功能。ISOC为在BLE设备中实现LE Audio奠定了基础，并支持Bluetooth 5.2或更高版本。

但是，ISOC并不是此最新版本中唯一新增的功能。在今天的帖子中，我们将介绍5.2版中引入的三个主要功能，其中两个与LE Audio没有直接关系。

这三个功能是：

同步通道（ISOC）
LE功率控制（LEPC）
增强属性协议（EATT）

下一代蓝牙音频：LE音频

在更详细地介绍同步通道功能之前，让我们先讨论一下LE Audio及其对消费者和开发人员的意义。

从一开始，蓝牙技术就被证明是无线音频的首选解决方案。如今，蓝牙音频设备无处不在，从无线扬声器和车载信息娱乐系统到无线耳机和耳塞。实际上，蓝牙的最常见用途是在流音频应用中。

传统上，用于这些应用程序的蓝牙无线电是原始蓝牙无线电，通常称为Bluetooth Classic或BR / EDR（基本速率/增强数据速率），自规范版本1.0起就存在。另一方面，新的LE Audio可在低功耗蓝牙（BLE）上运行。

LE Audio不仅实现了与Bluetooth Classic相同的功能和规格，而且还引入了一些新功能并对现有功能进行了改进。

资料来源：https : //www.bluetooth.com/learn-about-bluetooth/bluetooth-technology/le-audio/

以下是新版LE Audio的一些亮点：

引入了一种新的高质量，低功耗 音频编解码器，称为低复杂度通信编码（LC3）。
与蓝牙经典实施中使用的标准SBC编解码器相比，LC3甚至可以以更低的数据速率提供高质量。
支持多个同步音频数据流。此特性允许实现真正的无线耳塞（直接同步到每个耳塞的独立同步音频流：L＆R），以及向多个听众广播音频流。
多流功能还支持以多种语言流音频流。它还允许共享音频内容，无论是个人用例（例如与朋友和家人共享）还是基于位置的用例（例如公共场所，健身房的电视或机场的公共广播）。
可以从LE Audio中受益的主要应用之一是蓝牙助听器。助听器设备要求低而有效的功耗。助听器能够利用具有高效功耗特性的BLE，不仅能够在单次充电时持续更长的时间，而且制造商还能够使这些设备更小巧，更谨慎。

请记住，在实现互操作性的同时，在不同制造商的设备中实施LE Audio依赖于多个LE Audio配置文件，这些配置文件将在2020年下半年发布。

1.同步通道（ISOC）

如果您查看“同步”一词的定义，您会发现它的意思是“同时发生”。在BLE的上下文中，这意味着支持（1） 对时间敏感的数据传输，以及（2）在多个接收器之间同步呈现这些数据流。如前所述，此新功能是LE Audio的基础。

它在BLE中引入了一个新的物理通道：同步物理通道 （ISOC），可以在任何LE PHY上使用：1M，2M PHY和LE编码PHY（包括s = 2和s = 8配置）。

面向连接和无连接通信

ISOC支持面向连接的通信和无连接的通信。在BLE术语中，这意味着连接和广播均受支持。

在连接中，每个流称为连接同步流（CIS）。当CIS需要同步时（例如发送到左右耳塞的CIS），它们被配置为称为“连接同步组（CIG） ”的单个组的一部分。

属于同一CIG的流共享时序参考数据，这对于在多个接收器上进行同步流呈现是必需的。CIG允许双向数据传输，例如在包含麦克风的耳塞中，以及用于向源设备发送控制数据。

请注意，设备可以创建多个连接的同步组。

连接的同步流（CIS）和连接的同步组（CIG）

对于无连接通信（广播），可以使用一组同步流将数据从单个源流传输到多个接收器。每个流被称为广播同步流（BIS）。一组BIS称为广播同步组（BIG）。

例如，电视将音频数据流传输到多个接收器，例如戴着耳塞的不同个人。

就像CIG一样，设备可能会创建多个BIG。

广播同步流（CIS）和广播同步组（CIG）

ISO间隔

与ISOC有关的最重要参数是ISO间隔。它定义事件发生的时间间隔。每个事件均分为多个子事件。

ISO间隔的范围是5毫秒到4秒。

在面向连接的通信中，在每个子事件中，主机将向从机发送一个数据包，而从机将以一个数据包进行响应。但是，在无连接通信中，只有主机会在每个子事件中发送一个数据包。在这种情况下，这些数据包可以是同步数据，也可以是广播控制信息。

重传

同步通道支持数据重传，但是在面向连接的通信和无连接的通信之间它们有所不同。在广播同步流的情况下，重发由主设备发送，而不受从属设备的影响；在连接等时流的情况下，当从设备未确认数据包时，发送重发。

另外，请注意，重传是在与原始数据包不同的通道上发送的，以降低数据包丢失或损坏的风险。

2. LE功率控制（LEPC）

在无线通信中，如果接收器知道原始发射功率，则接收信号强度指示器（RSSI）可用于估计接收器与发射器的距离。

无线接收器具有最佳的接收信号强度范围。高于或低于此范围可能会导致解码接收信号时出现问题，因此此范围内的RSSI可提供更好的信号质量。

使用新的LE功率控制功能（LEPC），监视来自已连接设备的信号电平（RSSI）的接收设备可以请求更改其对等方沿任一方向使用的发射功率电平。发射器也可以自动改变发射功率并将该信息中继到接收器。

利用LEPC并将RSSI保持在接收机的最佳范围内可带来以下好处：

更好地控制信号质量。
降低接收端的错误率。
改善与2.4 GHz频段中其他信号的共存性，包括蓝牙以外的信号（例如Wi-Fi和Zigbee）。

支持此功能是可选的，但是如果两个设备都支持此功能，则它们必须将其用于电源管理控制。

3.增强属性协议（EATT）

新的增强属性协议（EATT）是原始属性协议 （ATT）的升级版本。

原始的未增强属性协议以顺序方式运行，而增强属性协议提供了一种在BLE客户端和服务器之间执行并发/并行事务并有可能减少某些应用程序中操作延迟的方法。

例如，这在可能有多个应用程序与低功耗蓝牙设备接口的智能手机上非常有用。通过利用EATT，在进行另一个应用程序的ATT事务时，一个应用程序的属性事务不会被阻止，从而实质上允许不同的应用程序与Bluetooth Low Energy设备并行交互，并有可能减少延迟。

这种工作方式是通过将L2CAP层最大传输单元（MTU）与属性层的MTU分开来的。这是一个更好地可视化的示例：

增强的属性协议：ATT MTU与L2CAP MTU

如果L2CAP层MTU小于属性层MTU，则这将导致L2CAP层将来自（上层）属性层的PDU分解为较小的块，并交错来自不同应用程序的PDU块。

在此示例中，我们的App A发送的PDU大于L2CAP MTU的大小，这意味着它将被拆分为L2CAP MTU大小的块。这将允许对来自应用程序A和应用程序B的PDU进行交织，而不会被应用程序B的PDU阻塞应用程序B的PDU。

我们要提到的最后两件事是：

根据规范，增强属性协议是可选的
它要求对两个低功耗蓝牙设备之间的连接进行加密。这使它在本质上比原始的未增强的属性协议更安全。

总结与总结

在本文中，我们介绍了最新版本的蓝牙中引入的三个主要功能：5.2版。功能包括：

同步通道（ISOC）
LE功率控制（LEPC）
增强属性协议（EATT）