CN114827974B - 一种tws系统的带宽优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TWS系统的带宽优化方法，涉及无线蓝牙技术领域，音频网关与主设备之间建立第一链路，从设备建立用于监听音频网关发送给主设备的数据包的监听链路，约定在主设备发包给音频网关的发送时隙的空闲时隙进行主从设备通信，形成主从设备虚拟链路。本发明省去了传统TWS系统需要维持的主设备和从设备之间的链路，实现更加简单；省去了维持主设备从设备链路后，没有了微微网切换的开销，也没有了主从设备数据传输的开销，进而提升了音频传输的带宽利用率，音频听感和流畅度更好。

Description

一种TWS系统的带宽优化方法
技术领域
本发明涉及无线蓝牙技术领域，具体的说，是一种TWS系统的带宽优化方法。
背景技术
TWS（True Wireless Stereo真正的无线立体声）系统为音频网关和两只耳机组成的系统，其中一只耳机设置为主设备，另外一个耳机设置为从设备。目前主流的TWS耳机都使用的是从设备的监听方案，如图1所示，主设备在和音频网关设备如手机建立连接之后，主设备通过主设备和从设备之间的连线（链路）把连接信息发给从设备，这样从设备就可以监听到手机发给主设备的包，进而实现主从两只耳机可以同时播放音频网关发过来的音频数据。这种情况下，主设备和从设备之间需要维持一条连线来同步播放进度等信息，保证两只耳机在听感上面可以同步。
随着应用的增多，用户需求也变得越来越丰富。由于底层通信机制限制，更复杂的音频应用在当前机制下遇到了很大的瓶颈。当前主流通信机制和遇到的问题如下：
（1）有限的蓝牙带宽和用户需要更高的音乐品质之间的矛盾，特别是在TWS系统下，比单个耳机要消耗更高的带宽，如图2所示，在S1位置，主设备和从设备都收到了音频网关端口传过来的数据包，并且主设备也收到了从设备发来的确认包，主设备才能在下一个时隙给音频网关的包里面带上确认应答ack。在S2位置、S3位置和S4位置，从设备没有收到音频网关端口发来的数据包，所以从设备也没有发送确认包给主设备，主设备在发送时隙发给音频网关端口的包里面带的是否认应答nak，导致音频网关会一直重传这个包。在S5位置切换到了主从之间的微微网Piconet进行主设备与从设备之间的数据同步，因为两个微微网piconet（主设备与从设备之间的微微网Piconet2，以及音频网关、主设备、从设备的微微网Piconet1）时隙不对齐，又耗费了时间，直到S6位置，从设备才收到了来自音频网关的包，并且发送了确认给主设备，至此音频网关的这包数据才真正的传输完毕。
可见，耳机端要收好音频网关的一个包需要：
a）主设备要收好音频网关的包；
b）从设备要收好音频网关的包；
c）主设备要收好从设备给主设备的确认包。
这三个条件只要有一个不成立，就会导致手机音频包的重传，会损失很多带宽。总的来说，TWS耳机要能流畅的播放音频，跟之前的单耳蓝牙芯片相比，需要付出大于2倍的音频带宽才能满足，原因之一是从设备需要给主设备发送一个确认包，另外主设备与从设备之间还需要维持一条通信链路，也会损耗掉和音频网关传输音频数据的带宽。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TWS系统的带宽优化方法，用于解决现有技术中主设备与从设备需要维持通信链路消耗带宽的问题，以及微微网切换不对齐、微微网切换带来的带宽损耗问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种TWS系统的带宽优化方法，包括：
音频网关与主设备之间建立第一链路，从设备建立用于监听音频网关发送给主设备的数据包的监听链路，约定在主设备发包给音频网关的发送时隙的空闲时隙进行主设备与从设备的通信，形成主从设备虚拟链路。
本发明中，基于现在主流的TWS技术，在通信链路建立的初期，音频网关与TWS主设备建立连线即第一链路，成为第一条物理连线，为主连线，并且TWS从设备监听链路建立；一旦从设备的监听链路建立起来，主设备与从设备之间的通信默认就开启了，TWS主设备与从设备之间不需要建立实际的物理连线；音频网关与主设备进行通信的时候，在主设备接收时隙，音频网关发送音频数据给TWS主设备，从设备监听链路监听成功，从设备需要给主设备发送数据包，在主设备发送时隙，主设备向音频网关发送数据包，在主设备发送完给音频网关的数据包之后会根据预设规则选择发送给从设备或者接收从设备发出的包，从设备也根据预设规则需要在相应的时间接收到主设备发出的包或者发送给主设备。
主设备与从设备按照预设规则进行交互，预设规则可以是：主设备和网关设备建立第一链路成功并且从设备监听成功后，主设备发包给音频网关的发送时隙从0开始计数，约定在偶数时隙主设备发包给从设备，在奇数时隙从设备发包给主设备。
当发送时隙为偶数时隙时，主设备发包给从设备，由于主设备与音频网关的发送时隙主设备首先需要发数据包给音频网关，在该发送时隙发送完数据包的空闲时隙，主设备才能发包给从设备，因此，从设备从发送时隙往后推迟预设时间再开启接收窗口；这个预设时间大于主设备给音频网关的发包长度。
当发送时隙为奇数时隙时，从设备发包给主设备，同样道理，主设备在该发送时隙发送完数据包给音频网关的空闲时隙才能接收从设备的发包，因此，主设备在发送时隙往后推迟预设时间再开启接收窗口，这个预设时间大于主设备给音频网关的发包长度。
所述预设时间大于null包的长度，优选为130us。
预设规则也可以是：主设备和网关设备建立第一链路成功并且从设备监听成功后，可以是前N个发送时隙（如N=10）主设备发送给从设备，之后N个发送时隙再让从设备发给主设备，如此反复。
当发送时隙为偶数时隙时，主设备有数据需要发送给音频网关时，主设备发送给从设备的行为取消，当前偶数时隙的主设备与从设备交互会取消，下一个发送时隙依然按照预设规则进行主设备与从设备交互；
当发送时隙为奇数时隙时，主设备有数据需要发送给音频网关时，则主设备接收从设备的行为取消，在该奇数时隙，主设备不再开启接收窗口，当前奇数时隙的主设备与从设备交互会取消，下一个发送时隙依然按照预设规则进行主设备与从设备交互。
设置主设备接收从设备的发包或主设备发包给从设备的行为遇到与网关设备发送冲突则取消以及主设备与从设备之间交互的预设规则是主设备与从设备之间在主从设备虚拟链路设定的互相遵守的规则，最主要的是利用起来主设备向音频网关发送数据之后剩余的时隙进行主设备与从设备间的数据交换，从而节省带宽与微微网piconet切换的时间。
所述主从设备虚拟链路的数据传输通道和主设备与音频网关的数据传输通道为同一个通道。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明省去了传统TWS系统需要维持的主设备和从设备之间的链路，实现更加简单；省去了维持主设备从设备链路后，没有了微微网切换的开销，也没有了主设备与从设备数据传输的开销，进而音频传输的带宽利用率提升，音频听感和流畅度更好。
（2）本发明主设备和从设备之间的数据传输可以随时进行，主设备和从设备之间的数据交互更加及时，进而主设备和从设备之间通过传输控制信息实现的音频同步信息更加实时有效，同步控制更加精准。
（3）本发明中，由于主设备与从设备可以实时交互信息，从设备接收音频网关的信息是参考主设备的信息的，同步控制更加准确之后，可以减少音频网关重传的概率，解决现有技术中主设备与从设备均需要接收好音频网关的数据包否则需要重传损失带宽的问题，节省了带宽。
附图说明
图1为现有技术中的TWS系统框图；
图2为现有技术中TWS通信机制时序图；
图3为本发明中基于主从设备虚拟链路的TWS通信机制时序图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
结合附图3所示，一种TWS系统的带宽优化方法，包括：
音频网关与主设备之间建立第一链路，从设备建立用于监听音频网关发送给主设备的数据包的监听链路，约定在主设备发包给音频网关的发送时隙的空闲时隙进行主设备与从设备的通信，形成主从设备虚拟链路。
本发明中，基于现在主流的TWS技术，在通信链路建立的初期，音频网关与TWS主设备建立连线即第一链路，成为第一条物理连线，为主连线，并且TWS从设备监听链路建立；一旦从设备的监听链路建立起来，主设备与从设备之间的通信默认就开启了，TWS主设备与从设备之间不需要建立实际的物理连线；音频网关与主设备进行通信的时候，在主设备接收时隙，音频网关发送音频数据给TWS主设备，从设备监听链路监听成功，从设备需要给主设备发送数据包，在主设备发送时隙，主设备向音频网关发送数据包，在主设备发送完给音频网关的数据包之后会根据预设规则选择发送给从设备或者接收从设备发出的包，从设备也根据预设规则需要在相应的时间接收到主设备发出的包或者发送给主设备。
主设备与从设备按照预设规则进行交互，预设规则可以是：主设备和网关设备建立第一链路成功并且从设备监听成功后，主设备发包给音频网关的发送时隙从0开始计数，约定在偶数时隙主设备发包给从设备（如图3中的空余时隙MS1和空余时隙MS3），在奇数时隙从设备发包给主设备（如图3中的空余时隙MS2和空余时隙MS4）。
当发送时隙为偶数时隙时，主设备发包给从设备，由于主设备与音频网关的发送时隙主设备首先需要发数据包给音频网关，在该发送时隙发送完数据包的空闲时隙，主设备才能发包给从设备，因此，从设备从发送时隙往后推迟预设时间再开启接收窗口；这个预设时间大于主设备给音频网关的发包长度。
当发送时隙为奇数时隙时，从设备发包给主设备，同样道理，主设备在该发送时隙发送完数据包给音频网关的空闲时隙才能接收从设备的发包，因此，主设备在发送时隙往后推迟预设时间再开启接收窗口，这个预设时间大于主设备给音频网关的发包长度。
所述预设时间大于null包的长度，优选为130us。
预设规则也可以是：主设备和网关设备建立第一链路成功并且从设备监听成功后，可以是前N个发送时隙（如N=10）主设备发送给从设备，之后N个发送时隙再让从设备发给主设备，如此反复。
当发送时隙为偶数时隙时，主设备有数据需要发送给音频网关时，主设备发送给从设备的行为取消，当前偶数时隙的主设备与从设备交互会取消，下一个发送时隙依然按照预设规则进行主设备与从设备交互；
当发送时隙为奇数时隙时，主设备有数据需要发送给音频网关时，则主设备接收从设备的行为取消，在该奇数时隙，主设备不再开启接收窗口，当前奇数时隙的主设备与从设备交互会取消，下一个发送时隙依然按照预设规则进行主设备与从设备交互。
设置主设备接收从设备的发包或主设备发包给从设备的行为遇到与网关设备发送冲突则取消以及主设备与从设备之间交互的预设规则是主设备与从设备之间在主从设备虚拟链路设定的互相遵守的规则，最主要的是利用起来主设备向音频网关发送数据之后剩余的时隙进行主设备与从设备间的数据交换，从而节省带宽以及微微网piconet切换的时间。
所述主从设备虚拟链路的数据传输通道和主设备与音频网关的数据传输通道为同一个通道。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (2)

1.一种TWS系统的带宽优化方法，音频网关与主设备之间建立第一链路，从设备建立用于监听音频网关发送给主设备的数据包的监听链路，其特征在于，约定在主设备发包给音频网关的发送时隙的空闲时隙进行主设备与从设备的通信，形成主从设备虚拟链路，主从设备虚拟链路的数据传输通道和主设备与音频网关的数据传输通道为同一个通道；
主设备和网关设备建立第一链路成功并且从设备监听成功后，主设备发包给音频网关的发送时隙从0开始计数，约定在偶数时隙主设备发包给从设备，在奇数时隙从设备发包给主设备；
当发送时隙为偶数时隙时，从设备从发送时隙往后推迟预设时间再开启接收窗口；当发送时隙为奇数时隙时，主设备在发送时隙往后推迟预设时间再开启接收窗口，所述预设时间大于null包的长度；
当发送时隙为偶数时隙时，主设备有数据需要发送给音频网关时，则主设备发送给从设备的行为取消，下一个发送时隙依然按照在偶数时隙主设备发包给从设备、在奇数时隙从设备发包给主设备的预设规则进行主设备与从设备交互；当发送时隙为奇数时隙时，主设备有数据需要发送给音频网关时，则主设备接收从设备的行为取消，在该奇数时隙，主设备不再开启接收窗口，下一个发送时隙依然按照在偶数时隙主设备发包给从设备、在奇数时隙从设备发包给主设备的预设规则进行主设备与从设备交互。
2.根据权利要求1所述的一种TWS系统的带宽优化方法，其特征在于，所述预设时间为130us。
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