SIGは、ラスベガスのCES2020で、LE ISOCHRONOUS、LE PWOER CONTROL、LE ATTRIBUTEPROTOCOLを含む新世代のBluetoothコア仕様5.2をリリースしました.この記事では、LEISOCHRONOUSについて説明します.

1. BT 5.2LEオーディオ市場

ご存知のとおり、BT 5.2より前は、Bluetoothオーディオ伝送はポイントツーポイントデータ伝送に従来のBluetoothA2DPモードを使用していました.現在、Bluetooth LE Audioの登場により、オーディオ市場における従来のBluetoothの独占が打ち破られました. 2020 CESで、SIGは、新しいコア仕様BT 5.2がマルチストリームオーディオをサポートすることを発表しました.これにより、TWSヘッドフォン、マルチルームオーディオ同期などのオーディオソースデバイス間で、複数の独立した同期オーディオストリームの送信が可能になります. LE AudioはBroadcastAudioも追加し、オーディオソースデバイスが1つ以上のオーディオストリームを無制限の数のオーディオシンクデバイスにブロードキャストできるようにします. Broadcast Audioは、空港、バー、ジム、映画館、会議センター、その他のサイトで広く使用できます. BT 5.2の登場は、Apple TWSに打撃を与え、マルチチャネル同時オーディオ伝送のサポートを提供します.

2. BT 5.2LEオーディオ伝送の原理

Bluetooth LEアイソクロナスチャネル機能は、BluetoothLEを使用してデバイス間でデータを転送する新しい方法です.この機能は、同じソースからデータを受信する複数のシンクデバイス間の同期を保証するメカニズムを提供します.プロトコルでは、Bluetooth送信機によって送信されるデータの各フレームに時間制限があり、送信されない期限切れのデータ（期限付きの有効期間に違反するデータ）は破棄されると規定されています.その結果、受信デバイスは、複数のスレーブデバイスによって受信されたデータの同期を保証するために、その経過時間と許容可能な遅延に関して有効なデータを受信します.新しい機能を実現するために、ISOALは、リンク層の上のコントローラーにあるBluetoothスタックの新しい層です.スタックの下位層と上位層が連携する方法に柔軟性を提供し、データストリームのセグメンテーションおよび再構築サービスを提供できるようにします.

ISOALは、SDUを上位層からベースバンドリソースマネージャーのPDUに、またはその逆に変換するためのセグメンテーション、フラグメンテーション、再構成、および再結合サービスを提供します.

ISOALは、フラグメンテーション/再結合またはセグメンテーション/再アセンブリ操作を使用して、サービスデータユニット（SDU）をプロトコルデータユニット（PDU）に、またはその逆に変換します. ISOALコントローラーは、サポートされている1Mおよび2MエンコーディングPHYを介してSDUを受け入れるか生成します.各SDUの最大長はMax_SDUです. HCI ISOデータパケットを使用して、SDUを上位層に送信するか、下位層から空中に送信します.

LE接続モードと非接続モードのアプリケーション要件について、BT 5.2 LEAUDIOプロトコルは2つのデータストリーム送信フレームワークモデルを指定します.

3. BT 5.2LE接続に基づく同期データストリーム送信

コネクション型アイソクロナスチャネルは、LE-CIS（LE Con​​nected Isochronous Stream）論理トランスポートを使用し、双方向通信をサポートします.単一のLE-CISストリームは、接続された2つのデバイス間のポイントツーポイントアイソクロナス通信を提供します. LE-CIS論理トランスポートにはフラッシュ期間が指定されています.フラッシュ期間内に送信されなかったパケットはすべて破棄されます.

CISストリームは、Connected Isochronous Groups（CIG）と呼ばれるグループのメンバーであり、各グループには複数のCISインスタンスが含まれる場合があります.グループ内、およびCISごとに、イベントおよびサブイベントと呼ばれる送信および受信のタイムスロットのスケジュールが存在します.

各イベントは、ISO間隔と呼ばれる定期的な間隔で発生します.これは、1.25ミリ秒の倍数で5ミリ秒から4秒の範囲のどこかにあります.各イベントは、1つ以上のサブイベントに分割されます.等時性データストリーム送信に基づくサブイベントでは、マスター（Mが1回送信し、スレーブ（S）が以下のように応答します.サブイベントごとにチャネルが変更されることに注意してください.

4.コネクションレス型ブロードキャストデータストリームに基づくBT5.2同期送信

コネクションレス型アイソクロナス通信は、ブロードキャストアイソクロナスストリーム（BIS）を使用し、単方向通信のみをサポートします.受信機の同期は、最初にマスターAUX_SYNC_INDブロードキャストデータをリッスンする必要があります.ブロードキャストには、BIGInfoというフィールドが含まれています.このフィールドに含まれるデータは、必要なBISと同期するために使用されます.新しいLEブロードキャスト制御（LEB-C）論理リンクは、論理リンク制御要件に使用されます.たとえば、チャネル更新、LE-S（STREAM）またはLE-F（FRAME）同期チャネル論理リンクがユーザーデータストリームとデータに使用されます. BISの最大の利点は、データの同一のコピーを複数のレシーバーデバイスにストリーミングできることです.

ブロードキャストアイソクロナスストリームおよびグループは、接続されていないマルチレシーバーデータストリーム同期送信のみをサポートします. BISとCIGの最大の違いは、BISが単方向通信のみをサポートしていることです.

5. BT 5.2LEオーディオの機能

• LE AUDIOデータストリーム送信をサポートするために、アイソクロナス適応レイヤーと呼ばれる新しいレイヤーがコントローラーに追加されました.
• データトランスポートアーキテクチャは、コネクション型およびコネクションレス型のアイソクロナス通信をサポートするように変更されました.
• 共有ブロードキャストコードの使用に基づいて、ブロードキャストアイソクロナスグループで暗号化を使用できるようにする新しいLEセキュリティモード3があります.
• HCI層には、アイソクロナス通信を構成および使用できるようにする多数の新しいコマンドとイベントがあります.
• リンク層には、接続されたアイソクロナスPDUやブロードキャストアイソクロナスPDUなど、多数の新しいPDUがあります. LL_CIS_REQおよびLL_CIS_RSPは、接続を介して接続されたアイソクロナスストリームを作成するために使用されます.
• LE AUDIOは、1 M、2 M、CODEDの複数のPHYレートをサポートします.

6.著者の視点

BT 5.2コア仕様から、LE AUDIO機能はソフトウェアプロトコルスタックのアップデートであることがわかります.これは、ハードウェアサポートを必要とするBT 5.1 CODERPHYおよびLE2MPHYとは異なります.つまり、主要なオリジナルメーカーは、SDKを更新することでBluetooth LEAUDIO機能を直接サポートできます.それは間違いなくエキサイティングなニュースです.