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蓝牙5.2来了,新一代LE Audio音频技术打破经典音频

作者: 飞易通 时间:2022-07-30 10:00

  北京时间2020年1月7日,在美国拉斯维加斯举办的CES2020展会上,蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,简称SIG)宣布正式推出新一代蓝牙音频技术标准—低功耗音频LE Audio,新一代蓝牙音频技术打破了经典蓝牙音频的市场垄断地位,开创了蓝牙无线音频新市场。LE Audio不仅在音频质量上面做出了提升,更是加入了低功耗特性,使得蓝牙音频能够在更多场景中应用。

  此次新一代蓝牙5.2的新特性主要体现在3个方面,我们将针对这三个新特性做详细说明,并对市场价值应用前景做出分析。下面就跟随蓝牙模块厂家飞易通科技一起来看下。

  特性一:增强型ATT协议

  Enhanced Attribute Protocol:增强型ATT协议

  蓝牙5.2中对ATT协议进行了加强,简称为EATT。EATT修改了顺序事务模型,允许堆栈处理并发事务,并且新增的流量控制提升了EATT的稳定性。也就是说EATT协议允许并发事务可以在不同的L2CAP通道上执行。这归功于EATT协议中的ATT MTU和L2CAP MTU是独立配置的,并且可以在连接期间重新配置。


图 1

  因为在蓝牙5.1及之前的版本中事务的处理是顺序的,不支持并发,也就是事务必须在一个完整的PDU/SUD之后才能执行;MTU是一一对应且固定的,也就是说MTU一旦建立连接便不可更改。如上图1左。

  而对于LE5.2的EATT,MTU在ATT和L2CAP之间不再一一对应,可以互相独立配置。由此也带来两个特点,一是ATT和L2CAP之间的MTU和PDU大小是动态可配置(MTU可变大);二是不同业务之间的PDU可以交叉处理,减小了数据延迟。如上图1右。

  EATT的引入对ATT PDUs有以下几个方面的影响:

  一些新的PDU只能用于已经被定义的EATT载体上

  某些PDU可用于非增强ATT,但是不能用于EATT

  一些PDU的定义或流程被重新细化或优化

  EATT只能通过加密连接使用,而ATT继续允许通过未加密和加密的连接

  特性二: LE功耗控制

  LE Power Control:LE功耗控制

  蓝牙BR/EDR包括电源控制功能。然而,在蓝牙5.1模块中,并没有定义这样的功能。蓝牙5.2定义了BLE的双向功率控制,可以用于实现多种应用场景,有助于在保持连接的情况下更好的降低功耗并提高设备的稳定性和可靠性。

  蓝牙5.2规定了对于发射功率的动态管理。通过对接受信号强度RSSI的监控,来通知发射方增加或减少发射功率。这对于在使用时设备之间的距离经常处于变化中的应用来说比较节省功耗,从而达到刚刚好的功耗满足刚刚好的应用。也就是说,设备会根据不同距离时的RSSI值,控制发射功率使接收灵敏度保持在一个最佳的范围内,从而达到更好的功耗控制住。


图 2

  据此,可以根据实际需求来调整发射功率,使设备的功耗更低。

  特性三: LE同步信道

  LEIsochronous Channels:LE同步信道

  在蓝牙5.1及之前的版本中,仅支持面向连接的异步通信链路及非连接模式的广播链路,然而蓝牙5.2为了基于低功耗实现下一代Bluetooth Audio而定义了LE同步信道,包括连接模式下的同步音频流传输信道以及广播模式下的同步音频流传输信道。为了实现LE同步信道,在BLE Controller中定义了一个新的通讯协议层——Isochronous Adaptation Layer(ISOAL,同步适配层)。

  LE Audio 将采用全新的低复杂性通信编解码器(Low ComplexityCommunicationCodec, LC3),以提供实现更高的音质和更低的功耗,相较于经典蓝牙音频编码SBC,LC3编码效率和质量都有了较大的提高,这使得LE Audio比经典蓝牙音频技术拥有更大的技术优势。

  LE同步通道定义了一个有时间依赖的数据的传输通道和传输策略。首先是一个对于多接收方同步获取数据的机制;其次是定义了发送方在允许的时间外丢弃数据,从而保证接收方收取的数据满足时效要求。此同步通道支持连接和非连接模式,内容包括:连接模式下同步音频流传输信道/多声道音频流,广播模式下同步音频流传输信道/广播模式共享音频流。

  在连接模型中通过保持相同的时间戳来确保数据的同步。如图3。


图 3

  广播模型中通过广播周期中的PDU包含针对每个设备的时间戳,若同步则称为同步接收者。如图4。


图 4

  前景分析

  蓝牙5.2中最大的市场就是LE Audio(低功耗音频蓝牙),虽然不能说完全能取代Classic Audio,但是此技术的出现将打破经Classic Audio在音频传输中的垄断地位,抢占其绝大多数的市场,并提供新的使用场景的解决方案。

  典型的使用案例

  1. 私人音频分享:比如你有一首非常喜欢的音乐想要分享给周围的人,不用再通过某易云分享链接,而是通过手机直接播放音乐,让周围的人连接到你的分享频道即可。

  2. 公共外放设备的音频接收:比如在健身房中会有不同的健身项目在不同的屏幕上播放,相互之间的声音必定存在干扰,此时将不同的音频分为不同的分组,通过接入到对应分组中就可以接收相应的音频,减小噪声干扰。到时候给跳广场舞的大妈一人配一个LE Audio蓝牙耳机,想想就觉得世界清静不少。

  3. 辅助接收:在候机厅候车厅中的航班列车信息都是大喇叭模式播放,对于某些听力障碍人士、或者环境嘈杂的时候都不易听清内容,若将航班列车信息通过LE Audio设备播出,乘客通过蓝牙耳机或者对应的手机APP接收,则可以大大的节省时间和精力。

  4. 多语言的实时翻译:在人员语言复杂的环境中,通过将蓝牙设备接入到对应的语言翻译频道中来接收翻译信息。

  蓝牙5.2创新性的特性,将再次改变我们使用传统蓝牙音频的方式,以前所未有的方式与世界的声音相连。飞易通科技也将基于蓝牙 5.2技术的应用方案,为蓝牙音频产品应用带来更多选择,尽请期待。

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