CN115665672B - 基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,涉及无线蓝牙通信技术领域,包括中心节点收到子节点发出的携带入网申请信息的广播包后,提取子节点的入网申请信息,给子节点在蓝牙时间轴上分配一个位置,并将该节点信息添加到网络信息表中,中心节点发送携带网络信息表数据的广播包;子节点根据网络信息表中的分配参数与事件位置信息计算出自己的BIG锚点,创建BIG事件用于发送BIS广播包,同时计算出其它子节点的BIG事件锚点,逐个建立相应的BIG SYNC事件用于接收其它子节点发出的BIS广播包。本发明方法简单,网络中有中心节点管理网络;多人同时说话不会产生杂音,提高了抗干扰能力,具有低功耗的优点。
Description
技术领域
本发明涉及无线蓝牙通信技术领域,具体的说,是基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法。
背景技术
对讲机是目前市面上常用的实时语音通信设备,其功耗大多比较高。对讲机其一般包含PTT(Push-To-Talk,按讲)键,通信的过程中发送语音数据需要按下PTT按键。同时传统的对讲机可以无线多个人接收,一个按下按键说话的时候,别人不能按键说话,不然就有很大的杂音,不适用于真实应用环境中的多人语音交互。
发明内容
本发明的目的在于提供基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,用于解决现有技术中采用传统对讲机进行语音通信中同时进行多人说话,会有杂音、不适用于多人语音交互的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题:
基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,包括一个中心节点和至少两个子节点,包括:
步骤S10、子节点向空中发送携带入网申请信息的非定向广播包ADV_IND,中心节点通过低功耗蓝牙扫描收到子节点发出的非定向广播包ADV_IND后,从中提取子节点的入网申请信息;或者子节点向空中发送非定向广播包ADV_IND,中心节点通过低功耗蓝牙扫描收到子节点发出的非定向广播包ADV_IND后,向子节点发送扫描请求包SCAN_REQ,子节点收到扫描请求包SCAN_REQ后,向中心节点发送携带入网申请信息的扫描回复包SCAN_RSP,中心节点接收到扫描回复包SCAN_RSP后从中提取子节点的入网申请信息;入网申请信息包括子节点自身的蓝牙地址和入网标识;
步骤S20、中心节点根据当前网络状态确定是否同意子节点加入网络,如果同意子节点入网,给该子节点在时间轴上分配一个位置,并将该子节点的信息添加至网络信息表中,子节点的信息包括子节点的蓝牙地址、位置信息以及分配参数,所述位置信息用于指示子节点无连接广播的低功耗传输通道组BIG(BroadcastIsochronousGroup)事件锚点在蓝牙时间轴上的位置,分配参数为网络中子节点建立BIG事件发出基于广播的无连接低功耗传输BIS(BroadcastIsochronous Stream)广播包所需要的参数,中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将携带网络信息表数据的广播包发送至空中;
步骤S30、子节点通过低功耗蓝牙扫描接收中心节点发送携带网络信息表数据的广播包,如果网络信息表中有自己的蓝牙地址,则根据网络信息表中的分配参数与位置信息计算出自己的BIG事件锚点,创建BIG事件用于发送BIS广播包,同时子节点根据网络信息表中其它子节点的位置信息计算出其它子节点的BIG事件锚点,逐个建立相应的无连接广播的低功耗传输通道组同步BIG SYNC事件用于接收其它子节点发出的BIS广播包。
中心节点的功能有发起组网,管理网络中的各个子节点,控制网络中子节点BIG事件的建立,发送广播包,广播包包括但不限于BIS(Broadcast Isochronous Stream)的广播包以及接收其它子节点的BIS发送的广播包。
子节点的功能有申请入网、申请退网,按照中心节点分配的参数建立BIG事件发送BIS广播包以及建立BIG SYNC事件,接收其它子节点的BIS广播包。
所述步骤S30中子节点每次接收到中心节点发出的BIS广播包后,将自己的时钟与中心节点的时钟对齐,创建BIG事件发出BIS广播包使用的是与中心节点时钟对齐后的时钟。
已加入网络的子节点要退网,则向空中发送携带有退网申请信息的非定向广播包ADV_IND,或者在接收到中心节点的扫描请求包SCAN_REQ后,向中心节点发送携带有退网申请信息的扫描回复包SCAN_RSP,退网申请信息包括子节点自身的蓝牙地址和退网标识,中心节点接收到子节点的退网申请信息后,在网络信息表中删除该子节点的信息,中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将更新后的网络信息表数据的广播包发送至空中。
还包括:当中心节点在预设时间内接收不到网络中某一子节点的BIS广播包,中心节点认为该子节点离网,在网络信息表中删除该子节点的信息,中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将更新后的网络信息表数据的广播包发送至空中。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明基于蓝牙通信技术中的BIG事件建立通信,网络中所有节点的BIG事件与BIS SYNC事件的参数和建立都是由中心节点分配与控制,不在像蓝牙协议中各个节点自行分配与建立。子节点接收到网络信息表,就能够知道整个网络各个节点的BIG事件的信息,可以快速建立BIG事件和BIG SYNC事件进行数据传输,其相比于传统的蓝牙协议中逐个建立极大的提升了组网速度。
(2)本发明简化了子节点BIG事件的建立流程和接收其它子节BIG SYNC事件的流程,相比于蓝牙协议中的交互流程,减少了发送包的次数与接收包的次数,降低了功耗。
(3)本发明中所有子节点对齐于中心节点的时钟,解决了节点之间时钟漂移引起的BIG事件时空重叠,提高网络可靠性。
(4)本发明相较于传统的对讲系统,优点是:方法简单,网络中有中心节点管理网络,具备高可靠性的同时,网络维护成本低;多人同时说话不会产生杂音,提高了抗干扰能力,最大程度地改善通信体验,以及具有低功耗的特点。
附图说明
图1为中心节点工作流程图;
图2为子节点入网工作流程图;
图3为子节点退网工作流程图。
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:
一种基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,包括一个中心节点和至少两个子节点,中心节点和子节点可以是蓝牙耳机,其中:中心节点的功能有发起组网,管理网络中的各个子节点,控制网络中节点BIG事件的建立,发送广播包,广播包包括但不限于BIS(Broadcast Isochronous Stream,广播等时流)广播包以及接收其它子节点的BIS发送的广播包。子节点的功能有申请入网、申请退网,按照中心节点分配的参数建立BIG事件,发送BIS广播包以及建立BIGSYNC事件,接收其它子节点的BIS发送的广播包。方法包括:
1、网络的组建过程
结合图1和图2所示,中心节点做蓝牙协议中低功耗蓝牙扫描BLE SCAN(BluetoothLow Energy Scan),用于接收子节点的非定向广播包ADV_IND,同时中心节点发送广播包,发起组网,其中包括但不限于BIS广播包。子节点发出非定向广播包ADV_IND,同时也做低功耗蓝牙扫描,用于接收中心节点的非定向广播包ADV_EXT_IND。中心节点接收到子节点发出的用于接收子节点的非定向广播包ADV_IND,向子节点发送扫描请求包SCAN_REQ,子节点接收到扫描请求包SCAN_REQ之后,向中心节点发送扫描回复包SCAN_RSP并携带入网申请信息,入网申请信息包括自身的蓝牙地址和入网标识等。中心节点接收到子节点的扫描回复包SCAN_RSP后,提取到子节点的入网申请信息。
或者,子节点向空中发送携带入网申请信息的非定向广播包ADV_IND,中心节点通过低功耗蓝牙扫描收到子节点发出的非定向广播包ADV_IND后,从中提取子节点的入网申请信息。
中心节点根据当前网络状态确定是否同意子节点加入网络,如果同意子节点入网,会给该节点在时间轴上分配一个位置,并将该节点的信息添加至网络信息表中,节点信息包括该节点的蓝牙地址,位置信息以及分配的参数。中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将携带网络信息表数据的广播包发送至空中。所述位置信息可以是中心节点发送出扩展广播事件中广播包AUX_ADV_IND锚点(anchor point)到分配给节点的BIS广播包的BIG事件锚点的时间偏移,也可以周期性广播事件中广播包AUX_SYNC_IND锚点到分配给节点的BIS广播包的BIG事件锚点的时间偏移,还可以是其它能够指示出节点BIG事件锚点的时间信息。所述分配参数为网络中子节点建立BIG事件发出广播BIS广播包所需要的参数。
子节点接收到中心节点发送携带网络信息表数据的广播包,根据网络信息表中的信息,判断自身是否被允许加入网络。如果网络信息表中有自身地址,则被允许加入网络。如果被允许加入网络,则根据网络信息表中的信息分配的参数与位置信息计算出自己的BIG事件锚点,然后直接创建BIG事件发出BIS的广播包,子节点不需要像蓝牙协议中发出其它广播包索引到此BIG事件,简化了流程,减少了子节点发包的次数,降低了功耗。同时子节点根据网络信息表中其它子节点的位置信息计算出其它子节点的BIG Anchor Point的时间点,直接逐个建立BIG SYNC事件去接收其它子节点发出的BIS广播包,不需要按照蓝牙协议先接收对应子节点发出能索引出BIG事件的周期广播事件中的广播包AUX_SYNC_IND,然后根据其中的索引信息(BIG info)建立BIG SYNC事件去接收BIS广播包,简化了流程,减少了接收次数,实现了快速组网,进一步降低了功耗。
由于各个子节点发送BIS广播包的时间轴(BIG事件锚点)是分开的,不重叠的,因此,避免了时空重叠。而由于语音数据传输的分时传输是毫秒级别的分时,人耳是感觉不出来的,因此,可以实现多人同时说话,对方也可以听到多人讲话,多人说话的时候,可以清楚的听到对方几个人的声音的叠加。就像真实的几个人在你身边说话一样,都可以听到。而对讲机是一个人说话,其他人均不能说话,因此无法达到本方案的效果。
组网的优点包括:
(1)网络中所有节点的BIG事件与BISSYNC事件的参数和建立都是由中心节点分配与控制,不再像蓝牙协议中各个节点自行分配与建立。子节点接收到网络信息表,就能够知道整个网络各个节点的BIG事件的信息,可以快速建立BIG事件和BIGSYNC事件进行数据传输,其相比于传统的蓝牙协议中逐个建立极大的提升了组网速度。
(2)网络中所有节点的BIG事件与BISSYNC事件的参数和建立都是由中心节点分配与控制,还能够防止节点之间独自建立BIG事件的时空重叠问题,提高网络的可靠性。
(3)系统中简化了子节点BIG事件的建立流程和接收其它子节点BIGSYNC事件的流程,相比于蓝牙协议中的交互流程,减少了发送包的次数与接收包的次数,降低了功耗。
2、子节点驻网过程
已经加入网络中的子节点,接收到中心节点发送的网络信息表有变化,会根据其中的信息创建或删除自身所需要接收网络中其它子节点的BIS SYNC事件。但在驻网过程中蓝牙通信中随着时钟的漂移,一段时间各个节点BIG事件时空上可能会出现重叠,导致通信中断,降低了可靠性。为了解决此问题,每次在接收中心节点发出的BIS广播包后,调整自身的时钟,使其对齐于中心节点的时钟,而接收到其它子节点的BIS广播包的时候,并不调整自身时钟。同时自身BIG事件发送BIS广播包的时钟使用的是对齐于中心节点的时钟。这样整个网络中,中心节点和所有子节点发送包和接收包的时钟使用的是都是对齐于中心节点的时钟(换句话说就是使用中心节点的时钟为网络时钟),避免了时钟漂移网络中节点BIG事件时空重叠BIS广播包冲突引起通信中断的问题,极大提高了通信的可靠性。
3、子节点退网过程
如图3所示,子节点的退网流程与入网流程的区别在于子节点接收到扫描请求包SCAN_REQ之后,向中心节点发送扫描回复包SCAN_RSP,其中携带的是退网申请信息,或者子节点向空中发送携带有退网申请信息的非定向广播包ADV_IND,退网申请信息包括自身的蓝牙地址和退网标识等。中心节点接收到子节点的退网申请后,会在网络信息表中删除该子节点的信息,更新后的网络信息表会通过广播发送到空中。
4、子节点离网过程
当中心节点长时间接收不到网络中某一子节点的BIS广播包,中心节点会认为该子节点离网,会在网络信息表中删除该节点的信息,更新后的网络信息表会通过广播发送到空中。
综上,本发明方法简单,同时网络中有中心节点管理网络,系统组网,退网流程简单,网络维护成本低。相比于传统的对讲系统,多人同时说话不会产生杂音,提高了抗干扰能力,可靠性高,实现正真意义上的多人实时对讲,最大程度地改善通信体验,能够完全满足真实的对讲应用需求。
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 (4)
1.基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,包括一个中心节点和至少两个子节点,其特征在于,包括:
步骤S10、子节点向空中发送携带入网申请信息的非定向广播包ADV_IND,中心节点通过低功耗蓝牙扫描收到子节点发出的非定向广播包ADV_IND后,从中提取子节点的入网申请信息;或者子节点向空中发送非定向广播包ADV_IND,中心节点通过低功耗蓝牙扫描收到子节点发出的非定向广播包ADV_IND后,向子节点发送扫描请求包SCAN_REQ,子节点收到扫描请求包SCAN_REQ后,向中心节点发送携带入网申请信息的扫描回复包SCAN_RSP,中心节点接收到扫描回复包SCAN_RSP后从中提取子节点的入网申请信息;入网申请信息包括子节点自身的蓝牙地址和入网标识;
步骤S20、中心节点根据当前网络状态确定是否同意子节点加入网络,如果同意子节点入网,给该子节点在时间轴上分配一个位置,并将该子节点的信息添加至网络信息表中,子节点的信息包括子节点的蓝牙地址、位置信息以及分配参数,所述位置信息用于指示子节点无连接广播的低功耗传输通道组BIG事件锚点在蓝牙时间轴上的位置,分配参数为网络中子节点建立BIG事件发出基于广播的无连接低功耗传输BIS广播包所需要的参数,中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将携带网络信息表数据的广播包发送至空中;
步骤S30、子节点通过低功耗蓝牙扫描接收中心节点发送携带网络信息表数据的广播包,如果网络信息表中有自己的蓝牙地址,则根据网络信息表中的分配参数与位置信息计算出自己的BIG事件锚点,创建BIG事件用于发送BIS广播包,同时子节点根据网络信息表中其它子节点的位置信息计算出其它子节点的BIG事件锚点,逐个建立相应的无连接广播的低功耗传输通道组同步BIG SYNC事件用于接收其它子节点发出的BIS广播包。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,其特征在于,所述步骤S30中子节点每次接收到中心节点发出的BIS广播包后,将自己的时钟与中心节点的时钟对齐,创建BIG事件发出BIS广播包使用的是与中心节点时钟对齐后的时钟。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,其特征在于,已加入网络的子节点要退网,则向空中发送携带有退网申请信息的非定向广播包ADV_IND,或者在接收到中心节点的扫描请求包SCAN_REQ后,向中心节点发送携带有退网申请信息的扫描回复包SCAN_RSP,退网申请信息包括子节点自身的蓝牙地址和退网标识,中心节点接收到子节点的退网申请信息后,在网络信息表中删除该子节点的信息,中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将更新后的网络信息表数据的广播包发送至空中。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙的低功耗多人实时语音传输方法,其特征在于,还包括:当中心节点在预设时间内接收不到网络中某一子节点的BIS广播包,中心节点认为该子节点离网,在网络信息表中删除该子节点的信息,中心节点利用扩展广播事件或者周期性广播事件将更新后的网络信息表数据的广播包发送至空中。
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