CN116193412B - 蓝牙低功耗音频网络的通信系统、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了蓝牙低功耗音频网络的通信系统、方法及存储介质，涉及无线通信技术领域。所述通信系统包括一个主设备和多个从设备，构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构，所述主设备用于创建等时群并控制等时流，等时群由多个CIS链路组成，主设备与从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟，网络中各设备的收发时间点和载波频段不同，通过主设备进行网络配置和调度以使该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收。本发明提供的蓝牙低功耗音频网络方案具有易于实现和维护、稳定可靠、组网效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种蓝牙低功耗音频网络的通信系统、方法及存储介质。
背景技术
蓝牙是一种短程无线通信标准，蓝牙技术主要区分为BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate)和低功耗(Low Energy，简称LE)两种技术类型。蓝牙LE Audio(或称蓝牙低功耗音频)是蓝牙技术联盟（SIG）从蓝牙规范5.2后引入的新技术。蓝牙LE Audio是新一代蓝牙音频技术标准，是一套全新的音频架构，该架构充分利用低功耗蓝牙无线通信的技术优势，在低功耗蓝牙基础上传输同步音频数据，不仅提升了标准蓝牙音频性能，还将赋能众多全新用例，为消费者提供了享受和分享无线音频的创新方式，提供了更加低功耗和更低成本以及更高质量的无线音频服务。
根据蓝牙LE Audio技术的规范，音频传输协议基于等时信道(IsochronousChannel，也称ISO Channel)协议，等时信道采用等时同步传输机制，所传输的数据中包含时间效期限制（Time-Bounded）。在等时信道上传送音频数据时，可以采用单点到单点通信的面向连接的等时流CIS (Connected Isochronous Streams，也称连接等时流)链路，多条CIS链路构成的连接等时群CIG (Connected Isochronous Group)协议可以实现单点到单点的单向或双向音频传输；也可以采用单点到多点通信的面向广播的等时流BIS(Broadcast Isochronous Streams，也称广播等时流)链路，多条BIS链路构成的广播等时群BIG (Broadcast Isochronous Group)协议可以实现单点到多点的单向音频传输。其中，面向连接的CIS链路的数据传输可靠，数据包出错后可以重传。面向广播的BIS链路数据出错后不重传。从数据交换上看，面向连接的CIS链路的每一个数据包发出后，都需要等待接收端的反馈信息，包括确认信息(acknowledgment，简称ACK)或者否认信息(negativeacknowledgment，简称NACK)，实际上，所述的面向连接，就是指发送端发送数据包之后需要等待接收端的反馈；面向广播的BIS链路由于是一对多的广播形式，无需一一确认接收端的ACK，即便某些接收端未收到数据包，也不会重传。
在LE Audio技术的实际应用场景中，除了前述单点对单点传输、单点对多点传输的应用场景外，还存在多点对多点传输的应用场景。作为举例而非限制，比如多个人在不同的房间通过蓝牙耳机组网进行线上会议，会议中每一个人都可以发言（包括同时发言），并且每个人可以实时听见其他人的发言，即两两之间需要建立双向的语音通信链路。以五个人为例，令五个人对应的蓝牙设备分别为设备A、B、C、D和E，现有技术中提供的网络拓扑结构参见图1所示：对于设备A，其需要与设备B、C、D和E都建立双向的LE Audio语音链路，对于设备B，其需要与设备A、C、D和E都建立双向的LE Audio语音链路，其它设备的通信链路以此类推。上述网络拓扑结构图中的每一条链路，都包括蓝牙网络（Piconet）中的一个主设备Master角色和从设备Slave角色，主设备 Master提供时钟信号给蓝牙网络中的从设备Slave以维持网络的同步。图1中5个设备组成的网络拓扑结构中包括有10个主设备Master角色，对应有10个从设备Slave角色，存在同一个蓝牙设备在多个蓝牙网络中扮演2个及以上的从设备Slave角色的情形，此时，该蓝牙设备作为从设备Slave需要与多个主设备Master的时钟同步，给设备的空口资源调度带了挑战，降低了网络稳定性，容易导致蓝牙链路断开。
另一方面，在利用LE Audio技术建立多点对多点的网络拓扑结构时，可以采用面向连接的等时流CIS，也可以采用面向广播的等时流BIS。以图1中的网络拓扑结构为例，采用CIS建立前述网络拓扑结构的过程可以分为4个步骤：步骤1）设备A作为主设备Master连接设备B、C、D、E，连接成功后，设备B、C、D、E分别作为对应蓝牙网络的从设备Slave；参见图2所示，设备之间均通过双向的CIS链路通信连接，蓝牙网络的主设备Master角色未标出。步骤2）设备B作为主设备Master连接设备C、D、E，连接成功后，设备C、D、E分别作为对应蓝牙网络的从设备Slave。步骤3）设备C作为主设备Master连接设备D、E，连接成功后，设备D、E分别作为对应蓝牙网络的从设备Slave。步骤4）设备D作为主设备Master连接设备E, 连接成功后，设备E分别作为对应蓝牙网络的从设备Slave。上述组网方式存在如下缺陷：同一个蓝牙设备在网络中需要扮演多个从设备Slave角色，需要与多个主设备Master的时钟同步，以设备E为例，在设备A、B、C、D做主设备Master角色的蓝牙网络中，设备E一直作为从设备Slave角色，设备E需要分别跟随主设备A、B、C、D的时钟来与各个蓝牙网络同步，上述配置方式对设备E来说实现难度较大。同时，在设备E进行调度时，也难以分配出合理的时间窗口与4个主设备Master同步；即使在某些情况下设备E能够分配某个时间窗口给其中一个主设备Master角色，该分配的时间窗口也未必能与该主设备Master的数据发送时间吻合，而时间窗口的错开会导致数据丢失，引起重传，重传又会导致了调度资源的吃紧，形成恶性循环，最终导致链路断开。如果采用BIS建立图1中的网络拓扑结构，组网过程可以分为6个步骤：步骤1）设备A、B、C、D、E作为广播源开启数据流广播。步骤2）设备B、C、D、E作为接收端加入设备A的网络，接听设备A的数据。步骤3）设备A、C、D、E作为接收端加入设备B的网络，接听设备B的数据。步骤4）设备A、B、D、E作为接收端加入设备C的网络，接听设备C的数据。步骤5）设备A、B、C、E作为接收端加入设备D的网络，接听设备D的数据。步骤6）设备A、B、C、D作为接收端加入设备E的网络，接听设备E的数据。上述组网方法存在如下缺陷：设备A、B、C、D、E作为广播源头时，由于设备相互间没有链路，无法知道对方的发包调度时钟，它们发生广播的时间点可能重叠，从而导致丢包；同时，由于BIS没有丢包重传机制（它采用默认每个数据包发送多次的方式），可能导致带宽资源浪费；而且，即便将每个数据包发送多次，由于发送时间重叠还是会导致丢包；再则，设备加入网络的连接过程较为繁琐。可以预料，随着组网设备的增加，上述网络拓扑结构的实现和维护将更加困难：首先，空口带宽可能难以满足实际需求；其次，组网连接过程繁琐（两两设备间需要建立蓝牙链接），组网效率低；再则，网络建成后管理难度大，丢包率较高，稳定性较差。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种蓝牙低功耗音频网络的通信系统、方法及存储介质。本发明充分利用蓝牙低功耗音频（LE Audio）技术中连接等时流CIS链路和广播等时流BIS链路的特点，针对多点对多点的双向通信应用场景，对蓝牙低功耗音频网络的拓扑结构进行扩展，提供了更易于实现和维护、稳定可靠性更好、组网效率高的蓝牙低功耗音频网络方案。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种蓝牙低功耗音频网络的通信系统，包括一个主设备和多个从设备，构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构，所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；
所述主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟，网络中各设备的收发时间点和载波频段不同；通过以下任一项使该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收：a在形成前述通信网络拓扑结构后，主设备通过其与各从设备的链路将网络配置参数分发出去，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息；所述从设备根据接收到的网络配置参数，在预定的时间点跟随主设备同步跳频到相应的载波点以接收网络中其它设备发送的数据；或者b在构建前述通信网络拓扑结构的初始阶段，主设备根据预设的网络配置参数为网络中的每个设备预留收发窗口，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息；待从设备加入网络时，将预留的收发窗口分配给从设备作为发送窗口，使得该网络中任何一个设备在发送数据时其它设备都处于接收状态。
进一步，采用a项时，所述主设备被配置为：根据网络配置参数，判断主设备发送给各从设备的数据是否存在同一份数据复制后重复发送的情形；存在该情形时判定存在多余收发，触发对网络配置参数的优化；将优化后的网络配置参数分发给各从设备；
所述优化包括：从收发时间序列中移除多余收发；移除所述多余收发后，在该多余收发对应的原收发时间点，各设备的射频收发机不做收发动作形成空白列。
进一步，所述优化还包括：移除多余收发后，在收发时间序列上将所有设备的发送时间点按列依次前移到空白列，使得收发时间序列中任一设备的收发时间点不存在空白列。
进一步，采用b项时，所述主设备被配置为：根据从设备数量N，创建等时群并根据参考时钟为该等时群预留N+1个收发窗口，首个收发窗口用于主设备自身的发送窗口，剩下N个收发窗口作为待加入的从设备的发送窗口，所述N为大于等于2的整数；以及，获取从设备加入网络的信息，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备作为发送使用；
所述从设备将分配的收发窗口用于自己的发送窗口，将自己的其它收发窗口用于接收窗口。
进一步，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备的步骤包括：
第1台从设备加入网络时，将第2个发送窗口分配给第1台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第1台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口；
第2台从设备加入网络时，将第3个发送窗口分配给第2台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第2台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口；
以此类推，直至第N台从设备加入网络时，将第N+1个发送窗口分配给第N台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第N台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口。
本发明还提供了一种蓝牙低功耗音频网络的配置方法，包括如下步骤：
确定主设备，构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构，所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与多个从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；
将主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟，并根据参考时钟配置网络中所有设备的收发时间点和跳频点信息以得到网络配置信息，各设备的收发时间点和载波频段不同，主设备通过其与各从设备的链路将前述网络配置参数分发出去；
所述从设备根据接收到的网络配置参数，在预定的时间点跟随主设备同步跳频到相应的载波点以接收网络中其它设备发送的数据，使得该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收。
进一步，还包括网络参数优化步骤，如下：
根据网络配置参数，判断主设备发送给各从设备的数据是否存在同一份数据复制后重复发送的情形；存在该情形时判定存在多余收发，触发对网络配置参数的优化；将优化后的网络配置参数分发给各从设备；
其中，所述优化包括：从收发时间序列中移除多余收发，根据移除多余收发后形成的空白列，在收发时间序列上将所有设备的发送时间点按列依次前移到空白列，使得收发时间序列中任一设备的收发时间点不存在空白列。
本发明还提供了另一种蓝牙低功耗音频网络的配置方法，包括如下步骤：
确定主设备，将主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟；所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与待加入网络的从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；
主设备根据预设的网络配置参数为网络中的每个设备预留收发窗口，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息，各设备的收发时间点和载波频段不同；
待从设备加入网络时，将预留的收发窗口分配给从设备作为发送窗口，使得该网络中任何一个设备在发送数据时其它设备都处于接收状态；所有从设备入网后，形成以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构。
进一步，所述主设备被配置为：根据从设备数量N，创建等时群并根据参考时钟为该等时群预留N+1个收发窗口，首个收发窗口用于主设备自身的发送窗口，剩下N个收发窗口作为待加入的从设备的发送窗口，所述N为大于等于2的整数；以及，获取从设备加入网络的信息，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备作为发送使用；
所述从设备将分配的收发窗口用于自己的发送窗口，将自己的其它收发窗口用于接收窗口。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储能够被处理单元执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被所述处理单元执行时实现如前所述的方法。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：充分利用蓝牙低功耗音频（LE Audio）技术中连接等时流CIS链路和广播等时流BIS链路的特点，针对多点对多点的双向通信应用场景，对蓝牙低功耗音频网络的拓扑结构进行扩展，提供了更易于实现和维护、稳定可靠性更好、组网效率高的蓝牙低功耗音频网络方案。
附图说明
图1为现有技术中提供的多点对多点的双向通信的蓝牙网络拓扑结构图。
图2为采用CIS建立图1中的网络拓扑结构的组网过程图。
图3为本发明实施例提供的多点对多点的网络拓扑结构图。
图4为本发明提供实施例提供的5台蓝牙设备组网时网络的传输时序图。
图5为对图4中的多余收发进行第一次配置优化的传输时序图。
图6为对图5中的多余收发进行第二次配置优化的传输时序图。
图7为两次优化后得到的无线传输时序图。
图8为本发明实施例提供的第一台从设备加入网络时的传输时序图。
图9为本发明实施例提供的第二台从设备加入网络时的传输时序图。
图10为本发明实施例提供的第三台从设备加入网络时的传输时序图。
图11为本发明实施例提供的第N台从设备加入网络时的传输时序图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的蓝牙低功耗音频网络的通信系统、方法及存储介质作进一步详细说明。需要说明的是，对于相关领域普通技术人员已知的技术（包括方法和装置）可能不作详细讨论，但在适当情况下，上述已知的技术被视为说明书的一部分。同时，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件。
在本申请实施例的描述中，“/”表示或的意思，“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，“甲和/或乙”表示：单独存在甲乙，单独存在乙，同时存在甲和乙这三种情况。在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个及以上。
以下，根据示例性应用场景对本发明的技术构思和方案进行介绍。
对应于背景技术中的需要实现多点对多点的双向语音传输的应用场景，本发明基于连接等时流CIS（或称面向连接的等时流）的组网方案，提出了新的通信网络拓扑结构，并通过对网络配置进行改进以使该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收。
首先，从需要双向通信的多个蓝牙设备中选择一个蓝色设备作为主设备（Master），其它设备作为从设备（Slave），构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构。作为举例而非限制，仍然以5台蓝牙设备（比如蓝牙耳机）组建蓝牙低功耗音频网络为例，比如从5台设备A、B、C、D、E中选择设备A为主设备，其它设备B、C、D、E分别作为从设备，通过主设备A创建与设备B、C、D、E的CIS链路进行双向通信，参见图3所示。
由于本实施例提供的网络中各设备的收发在不同的时间点，图3中将双向通信链路的收发进行了区分。具体的，主设备与每个从设备支架都通过两条单箭头线连接，箭头表示数据的发送方向。根据蓝牙协议的规定，图中八条箭头线的发送时间点是不同的，并且发送数据的时间窗口相互不重叠。此外，从图3中可以看出，主设备A的数据是可以通过4个实线箭头线分别流入到从设备B、C、D、E，从设备B、C、D、E各自的数据也可以通过各自的虚线箭头线流入到主设备A，图中的4条虚线对应的发送数据的时间窗口相互不重叠。
根据蓝牙协议中的规定，设备A作为网络的主设备Master角色，设备B、C、D、E作为网络中的Slave角色，主设备A用于创建连接等时群CIG并控制连接等时流CIS（包括配置网络的传输链路参数），主设备A与从设备B、C、D、E通过各自的CIS链路进行双向通信，多个CIS链路组成连接等时群CIG。整个网络的参考时钟为主设备A的时钟信号（Clock），以参考时钟为基准，设备A、B、C、D、E在相应的时间点开启或者关闭其射频收发器，设备A、B、C、D、E在相应的收发点会跳频到对应的蓝牙载波频段进行数据收发，从设备B、C、D、E配置有不同的载波频段。关于载波频段如何选择可以参考蓝牙协议规定，属于现有技术，在此不再赘述。
上述网络配置方案中，主设备A能够获取各从设备B、C、D、E发送数据的时间点和频点信息；各从设备B、C、D、E也能够获取主设备A向自己发送数据的时间点和频点信息，以及自己向主设备A发送数据的时间点和频点信息；然而，对任意某个从设备来说，其并不知晓其它从设备发送数据的时间点和频点信息，还无法获取其它从设备发送的数据。为了实现使网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收，本实施例提出如下改进：通过主设备，将包括所有设备的收发时间点和跳频点信息的网络配置参数，通过主设备与各从设备的CIS链路分发出去，如此，使得各从设备能够获取网络中其它从设备的收发时间点和跳频点信息。所述从设备在获取网络中其它设备的收发时间点与跳频点信息后，就可以在预定的时间点跟随主设备同步跳频到相应的载波点以接收网络中其它设备发送的数据，对应的传输时序（即，时间序列）图参见图4所示。
图4的传输时序图表示了网络中5台设备的收发情况。整个网络的参考时钟为主设备A的时钟信号，网络中各设备的收发时间点和载波频段不同。各设备A、B、C、D、E在相应的时间点开启或者关闭其射频收发器，各设备A、B、C、D、E在相应的收发点会跳频到对应的蓝牙载波频段进行数据收发。
在主设备A的传输时序（图4第1行）中，标识有B、C、D、E符号的浅灰色矩形框分别表示主设备A向从设备B、C、D、E发送数据的时间段。在从设备B、C、D、E的传输时序（图4第2-5行）中，标识有A符号的深灰色矩形框分别表示从设备B、C、D、E向主设备A发送数据的时间段。在各设备的传输时序中，虚线框分别表示那一段时间该设备处于接收状态，以接收发给自己的数据。
以第一台从设备B为例，主设备A向设备B发送数据的时间被配置在第1个时间窗口，设备B发送数据的时间被配置在第2个时间窗口，在该从设备B没有发送的时间就可以跟随主设备A同步跳频，在相应的时间点把射频接收机开启以接收网络中其它设备发送的数据，传输时序参见图4第2行。
再以第二台从设备C为例，主设备A向设备C发送数据的时间被配置在第3个时间窗口，设备C发送数据的时间被配置在第4个时间窗口，在该从设备C没有发送的时间就可以跟随主设备A同步跳频，在相应的时间点把射频接收机开启以接收网络中其它设备发送的数据，传输时序参见图4的第3行。
以此类推，改进后各从设备的传输时序参见图4的相应行，在从设备没有发送的时间，该从设备就可以跟随主设备同步跳频，在相应的时间点把射频接收机开启以接收网络中其它设备发送的数据。
图4所示的网络配置方案中，设备A发出的数据，网络中的设备B、C、D、E都可以收到；设备B、C、D、E发送给设备A的数据，网络中的其它设备同样可以收到。也就是说，当前网络中，任何设备发送的数据其它设备到可以收到。
本实施例中的另一实施方式中，还包括网络配置参数的优化步骤。对图4所示的时序图进行分析可知：主设备A发送给从设备B、C、D、E的数据（图中灰色矩形框）属于同一份数据复制了4份后分别通过CIS链路发送到了对端，即当前网络配置中存在多余收发，因此可以进一步对网络配置参数进行优化。
具体的，所述主设备可以被配置为：根据网络配置参数，判断主设备发送给各从设备的数据是否存在同一份数据复制后重复发送的情形，存在该情形时判定存在多余收发，触发对网络配置参数的优化；然后，再将优化后的网络配置参数分发给各从设备。
所述优化可以包括：从收发时间序列中移除多余收发。
移除所述多余收发后，在该多余收发对应的原收发时间点，各设备的射频收发机不做收发动作形成空白列，如此，可以节省功耗。参见图5所示，示例了多余收发（B、D、E灰色矩形框）对应的时间列被移除后的传输时序图。
考虑到图5中的传输时序中存在空白列，本发明提出了对网络配置的进一步优化：在移除多余收发后，针对形成的空白列，在收发时间序列上将所有设备的发送时间点按列依次前移到空白列，使得收发时间序列中任一设备的收发时间点不存在空白列。如图6所示，将从设备C、D、E发送的那一时间列分别移动到前列空白列处，得到图7所述的传输时序图。
图7所示的传输时序图中，对应网络中的任何设备发出的数据，都可以被其它的设备接收到——因为在任一设备发送的时间点，其它设备都处于接收状态。与图4中的网络配置相比，图7中所示的网络配置中，数据不需要复制和重复发送给每一个设备，且相关设备的收发时间点做了相应的前移，更好地利用了宽带。
本发明提供的上述技术方案，是在构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构后，基于主设备A建立的CIS链路，在其上进行改进以得到图7的网络配置方案。在本发明的另一实施例中，还可以是在构建前述通信网络拓扑结构的初始阶段，通过主设备A按预设的网络配置参数（比如优化后的网络配置）直接对各设备的收发窗口进行入网配置以形成图7所示的网络配置方案。
具体的，在构建前述通信网络拓扑结构的初始阶段，主设备可以根据预设的网络配置参数为网络中的每个设备预留收发窗口，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息。待从设备后期加入网络时，将预留的收发窗口分配给加入的从设备作为发送窗口，使得该网络中任何一个设备在发送数据时其它设备都处于接收状态。
在优选的实施方式中，所述主设备被配置为：根据从设备数量N，创建等时群并根据参考时钟为该等时群预留N+1个收发窗口，首个收发窗口用于主设备自身的发送窗口，剩下N个收发窗口作为待加入的从设备的发送窗口，所述N为大于等于2的整数；以及，获取从设备加入网络的信息，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备作为发送使用。
所述从设备将分配的收发窗口用于自己的发送窗口，将自己的其它收发窗口用于接收窗口。
下面结合图8-图11详细描述本实施例。
设备1是蓝牙网络的主设备，它打算将N个从设备加入网络以形成以设备1为中心节点的通信网络拓扑结构（图3所示网络拓扑结构）。最终入网后，网络里面连同主设备共有N+1台设备。
首先，主设备预留N+1个收发窗口，N+1个收发窗口对应N+1个事件（Event），最前面的收发窗口用于主设备1自己的数据发送（TX）, 剩下的预留作为将来进入设备的发送窗口。
参见图8所示，第1台从设备加入网络时，将第2个发送窗口分配给第1台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第1台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口，用于数据接收（RX）。
参见图9所示，第2台从设备加入网络时，将第3个发送窗口分配给第2台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第2台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口，用于数据接收（RX）。
参见图10所示，第3台从设备加入网络时，将第4个发送窗口分配给第3台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第3台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口，用于数据接收（RX）。
以此类推，直至第N台从设备加入网络时，将第N+1个发送窗口分配给第N台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第N台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口。
最终，所以设备入网后，网络配置如图11所示。图11所示的网络配置方案中，以网络中主设备1的时钟作为参考，各从设备能够跟随主设备同步跳频，使得任何设备发送的数据，网络中的设备都可以接收到。
上述方案中，网络的调度是在主设备（图11中设备1）上进行的，是它在最初分配好了每个设备的收发窗口，组网过程中网络中的参考时钟只有1个——即主设备的时钟信号。与之相对的，现有的BIS方案中每个设备发送时它是主设备，接收时变成从设备，网络中存在N+1个参考时钟。
本发明提供的上述组网方案中，充分利用了蓝牙低功耗音频技术中CIS和BIS的特点，针对多点对多点的双向通信应用场景，对蓝牙低功耗音频网络的拓扑结构进行扩展，提供了更易于实现和维护、稳定可靠性更好、组网效率高的蓝牙低功耗音频网络方案。
本发明的另一实施例，还提供了一种蓝牙低功耗音频网络的配置方法。
所述方法包括如下步骤：确定主设备，构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构，所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与多个从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；将主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟，并根据参考时钟配置网络中所有设备的收发时间点和跳频点信息以得到网络配置信息，各设备的收发时间点和载波频段不同，主设备通过其与各从设备的链路将前述网络配置参数分发出去；所述从设备根据接收到的网络配置参数，在预定的时间点跟随主设备同步跳频到相应的载波点以接收网络中其它设备发送的数据，使得该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收。
优选的，还可以包括网络参数优化步骤，具体可以如下：根据网络配置参数，判断主设备发送给各从设备的数据是否存在同一份数据复制后重复发送的情形；存在该情形时判定存在多余收发，触发对网络配置参数的优化；将优化后的网络配置参数分发给各从设备。
其中，在一个实施方式中，所述优化包括：从收发时间序列中移除多余收发；移除所述多余收发后，在该多余收发对应的原收发时间点，各设备的射频收发机不做收发动作形成空白列。
在另一个实施方式中，所述优化包括：从收发时间序列中移除多余收发；移除所述多余收发后，在该多余收发对应的原收发时间点，各设备的射频收发机不做收发动作形成空白列。以及，移除多余收发后，在收发时间序列上将所有设备的发送时间点按列依次前移到空白列，使得收发时间序列中任一设备的收发时间点不存在空白列。
其它技术特征参见在前实施例的描述，在此不再赘述。
本发明还提供了另一种蓝牙低功耗音频网络的配置方法。
所述方法包括如下步骤：确定主设备，将主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟；所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与待加入网络的从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；主设备根据预设的网络配置参数为网络中的每个设备预留收发窗口，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息，各设备的收发时间点和载波频段不同；待从设备加入网络时，将预留的收发窗口分配给从设备作为发送窗口，使得该网络中任何一个设备在发送数据时其它设备都处于接收状态；所有从设备入网后，形成以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构。
优选的，所述主设备被配置为：根据从设备数量N，创建等时群并根据参考时钟为该等时群预留N+1个收发窗口，首个收发窗口用于主设备自身的发送窗口，剩下N个收发窗口作为待加入的从设备的发送窗口，所述N为大于等于2的整数；以及，获取从设备加入网络的信息，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备作为发送使用。
所述从设备将分配的收发窗口用于自己的发送窗口，将自己的其它收发窗口用于接收窗口。
其它技术特征参见在前实施例的描述，在此不再赘述。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储能够被处理单元执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被所述处理单元执行时实现如前所述的方法。
所述存储介质，可以包括U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
其它技术特征参见在前实施例的描述，在此不再赘述。
在上面的描述中，本发明的公开内容并不旨在将其自身限于这些方面。而是，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种蓝牙低功耗音频网络的通信系统，其特征在于：包括一个主设备和多个从设备，构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构，所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；
所述主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟，网络中各设备的收发时间点和载波频段不同；通过以下任一项使该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收：a在形成前述通信网络拓扑结构后，主设备通过其与各从设备的链路将网络配置参数分发出去，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息；所述从设备根据接收到的网络配置参数，在预定的时间点跟随主设备同步跳频到相应的载波点以接收网络中其它设备发送的数据；或者b在构建前述通信网络拓扑结构的初始阶段，主设备根据预设的网络配置参数为网络中的每个设备预留收发窗口，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息；待从设备加入网络时，将预留的收发窗口分配给从设备作为发送窗口，使得该网络中任何一个设备在发送数据时其它设备都处于接收状态。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，采用a项时，所述主设备被配置为：根据网络配置参数，判断主设备发送给各从设备的数据是否存在同一份数据复制后重复发送的情形；存在该情形时判定存在多余收发，触发对网络配置参数的优化；将优化后的网络配置参数分发给各从设备；
所述优化包括：从收发时间序列中移除多余收发；移除所述多余收发后，在该多余收发对应的原收发时间点，各设备的射频收发机不做收发动作形成空白列。
3.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述优化还包括：移除多余收发后，在收发时间序列上将所有设备的发送时间点按列依次前移到空白列，使得收发时间序列中任一设备的收发时间点不存在空白列。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，采用b项时，所述主设备被配置为：根据从设备数量N，创建等时群并根据参考时钟为该等时群预留N+1个收发窗口，首个收发窗口用于主设备自身的发送窗口，剩下N个收发窗口作为待加入的从设备的发送窗口，所述N为大于等于2的整数；以及，获取从设备加入网络的信息，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备作为发送使用；
所述从设备将分配的收发窗口用于自己的发送窗口，将自己的其它收发窗口用于接收窗口。
5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备的步骤包括：
第1台从设备加入网络时，将第2个发送窗口分配给第1台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第1台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口；
第2台从设备加入网络时，将第3个发送窗口分配给第2台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第2台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口；
以此类推，直至第N台从设备加入网络时，将第N+1个发送窗口分配给第N台从设备作为发送使用，除上述发送窗口外，第N台从设备的其它收发窗口均配置为接收窗口。
6.一种蓝牙低功耗音频网络的配置方法，其特征在于包括步骤：
确定主设备，构建以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构，所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与多个从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；
将主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟，并根据参考时钟配置网络中所有设备的收发时间点和跳频点信息以得到网络配置信息，各设备的收发时间点和载波频段不同，主设备通过其与各从设备的链路将前述网络配置参数分发出去；
所述从设备根据接收到的网络配置参数，在预定的时间点跟随主设备同步跳频到相应的载波点以接收网络中其它设备发送的数据，使得该网络中任何设备发送的数据能够被其它设备接收。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括网络参数优化步骤，如下：
根据网络配置参数，判断主设备发送给各从设备的数据是否存在同一份数据复制后重复发送的情形；存在该情形时判定存在多余收发，触发对网络配置参数的优化；将优化后的网络配置参数分发给各从设备；
其中，所述优化包括：从收发时间序列中移除多余收发，根据移除多余收发后形成的空白列，在收发时间序列上将所有设备的发送时间点按列依次前移到空白列，使得收发时间序列中任一设备的收发时间点不存在空白列。
8.一种蓝牙低功耗音频网络的配置方法，其特征在于包括步骤：
确定主设备，将主设备的时钟信号作为整个网络的参考时钟；所述主设备用于创建等时群并控制等时流，所述等时群由多个连接等时流CIS链路组成，主设备与待加入网络的从设备通过各自的CIS链路进行双向通信；
主设备根据预设的网络配置参数为网络中的每个设备预留收发窗口，所述网络配置参数包括所有设备的收发时间点和跳频点信息，各设备的收发时间点和载波频段不同；
待从设备加入网络时，将预留的收发窗口分配给从设备作为发送窗口，使得该网络中任何一个设备在发送数据时其它设备都处于接收状态；所有从设备入网后，形成以主设备为中心节点的通信网络拓扑结构。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主设备被配置为：根据从设备数量N，创建等时群并根据参考时钟为该等时群预留N+1个收发窗口，首个收发窗口用于主设备自身的发送窗口，剩下N个收发窗口作为待加入的从设备的发送窗口，所述N为大于等于2的整数；以及，获取从设备加入网络的信息，将预留的剩下N个收发窗口按顺序依次分配给新加入的外围设备作为发送使用；
所述从设备将分配的收发窗口用于自己的发送窗口，将自己的其它收发窗口用于接收窗口。
10.一种计算机可读存储介质，用于存储能够被处理单元执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被所述处理单元执行时实现如权利要求6-7中任一项所述的方法，或者如权利要求8-9中任一项所述的方法。
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