从HCI报文透视LE Audio重连流程（3）：音频流建立、同步与终止

在前两篇博客从HCI报文透视LE Audio重连流程（1）：以手机与TWS耳机交互为例_百度-CSDN博客和从HCI报文透视LE Audio重连流程（2）：从服务发现到流控管理_百度-CSDN博客，我们详细分析了LE Audio设备从物理层连接到GATT服务发现的完整流程。本文继续深入分析等时流**（Isochronous Stream）**的建立、配置、数据传输和终止过程，这是LE Audio区别于传统蓝牙音频的核心技术创新。等时流技术为无线音频带来了革命性的改进，包括多设备同步广播、低延迟传输和更高的可靠性。

[一、CIG与CIS：LE Audio同步音频流的核心概念](#一、CIG与CIS：LE Audio同步音频流的核心概念)

[1.1 什么是CIG与CIS？](#1.1 什么是CIG与CIS？)

[1.2 LE Audio中CIG/CIS的典型应用](#1.2 LE Audio中CIG/CIS的典型应用)

二、等时流参数配置与协商

[2.1 初始等时流参数写入](#2.1 初始等时流参数写入)

[2.2 流量控制信用更新](#2.2 流量控制信用更新)

[2.3 等时流参数确认与状态更新](#2.3 等时流参数确认与状态更新)

三、CIG参数配置：音频流组的"规则设定"

[3.1 HCI LE Set CIG Parameters报文解析](#3.1 HCI LE Set CIG Parameters报文解析)

[3.2 CIG参数的规则性](#3.2 CIG参数的规则性)

四、CIS创建：音频流的链路实例化

[4.1 HCI LE Create CIS Command报文深度解析](#4.1 HCI LE Create CIS Command报文深度解析)

[4.2 CIS创建成功的确认](#4.2 CIS创建成功的确认)

五、ISO数据路径建立：音频流的传输通道

[5.1 HCI LE Setup ISO Data Path报文解析](#5.1 HCI LE Setup ISO Data Path报文解析)

[5.2 ISO数据路径的不可替代性](#5.2 ISO数据路径的不可替代性)

六、音频流的传输与控制：从链路建立到用户听到声音

[6.1 音频播放的状态同步](#6.1 音频播放的状态同步)

[6.2 音频流的实时性保障](#6.2 音频流的实时性保障)

七、CIS流的销毁：音频暂停/断开的资源回收

[7.1 流的销毁流程](#7.1 流的销毁流程)

[7.2 资源回收的必要性](#7.2 资源回收的必要性)

[八、CIG/CIS流程的技术优势：LE Audio低延迟的本质](#八、CIG/CIS流程的技术优势：LE Audio低延迟的本质)

[九、完整LE Audio连接+音频流流程的最终闭环](#九、完整LE Audio连接+音频流流程的最终闭环)

通过分析这些HCI日志，揭示LE Audio等时流建立的精密时序控制、参数协商机制，以及在实际使用中可能遇到的动态调整。这些底层细节对于理解LE Audio技术优势、优化音频性能和调试连接问题具有重要价值。

一、CIG与CIS：LE Audio同步音频流的核心概念

在解析报文前，必须明确CIG/CIS的定义------这是理解LE Audio音频传输的基础。

1.1 什么是CIG与CIS？

蓝牙核心规范5.2中，LE Audio的音频承载依赖ISO（同步）传输，其中：

CIG（Connection-Oriented Isochronous Group，同步流组） ：一组**"时间同步"**的CIS流的集合。例如，手机向左右两只TWS耳机传输的音频流，属于同一个CIG（保障左右声道的同步性）。
CIS（Connection-Oriented Isochronous Stream，面向连接的同步流）：CIG内的单个同步流，是手机与单个设备（如左耳机）之间的音频传输链路。

1.2 LE Audio中CIG/CIS的典型应用

TWS耳机的立体声传输，是CIG/CIS的经典场景：

手机创建一个CIG（ID=0x01）；
在该CIG下创建2条CIS流：CIS1（手机→左耳机）、CIS2（手机→右耳机）；
CIG保障两条CIS流的**"时间同步"**（延迟差<1ms），避免立体声错位；
每条CIS流独立传输对应声道的LC3音频数据。

二、等时流参数配置与协商

2.1 初始等时流参数写入

连接建立后，手机开始配置等时流参数：

这是一个复杂的等时流参数配置写入操作：

目标句柄0x4E02：根据之前分析，这是厂商特定的等时流控制特征。
数据结构分析：数据值可以分解为两个相似的配置块，可能对应双耳的两个音频流：
第一配置块（字节0-30）：

01 02 01 01 02 06 00 00 00 00 13 02 01 06 02 02 01 05 03 03 00 00 00 03 04 50 00 02 05 01

第二配置块（字节31-60）：

复制代码

03 01 02 06 00 00 00 00 13 02 01 06 02 02 01 05 03 01 00 00 00 03 04 50 00 02 05 01

参数含义推测：
- 流标识：第一个字节可能是流ID（01和03）
- 配置版本：第二个字节02可能表示配置版本
- 编解码参数：后续字节可能包含LC3编解码参数、采样率、帧长度等
- 同步参数：可能包含CIG（等时组）和CIS（等时流）的同步参数

技术重要性：等时流参数配置的复杂性反映了LE Audio的技术深度。与传统蓝牙音频简单的SBC/AAC参数相比，LE Audio的LC3编解码器和等时传输机制需要更精细的参数控制。

2.2 流量控制信用更新

在参数写入后，手机继续管理L2CAP信用流：

持续的信用授予表明控制平面和数据平面都在活跃传输
信用数量较小（5个）表明采用保守的流量控制策略，可能因为音频数据流的带宽需求较大

2.3 等时流参数确认与状态更新

耳机通过一系列通知报文确认参数并更新状态：

这三个通知报文构成了完整的参数响应：

（1）控制状态响应（0x4E02）：

02 02 01 00 00 03 00 00
可能表示参数接受状态：02（接受），版本02，流01，状态00（成功）

（2）流1参数确认（0x4E05）：

01 02 01 00 10 27 00 00 02 A0 00 02 0A 00 40 9C 00
解析关键字段：
- 10 27 00 00：可能表示10,000Hz（0x2710）采样率
- 02 A0 00：可能表示最大PDU大小160字节（0x00A0）
- 02 0A 00：可能表示ISO间隔10ms（0x000A）
- 40 9C 00：可能表示同步延迟4.156ms（0x9C40 = 40,000微秒）

（3）流3参数确认（0x4E0B）：

03 02 01 00 10 27 00 00 02 50 00 02 0A 00 40 9C 00
与流1相似，但最大PDU为80字节（0x0050），可能是不同音频通道或编码配置

这种分离的通知机制允许耳机分别确认每个音频流的参数，为多流配置提供了灵活性。

三、CIG参数配置：音频流组的"规则设定"

要建立CIS流，需先配置CIG的全局参数------这是音频流的顶层设计 ，对应的核心报文是HCI LE Set CIG Parameters。

3.1 `HCI LE Set CIG Parameters`报文解析

参数含义：
CIG=0x01：为当前同步流组分配唯一ID（0x01）；
#CIS=1：该CIG包含1条CIS流（本次仅连接了单设备，若为TWS耳机则#CIS=2）；
Handles=[0x0060]：该CIG关联的CIS句柄（后续创建的CIS将使用此句柄）。

3.2 CIG参数的规则性

CIG的参数是后续CIS流的约束条件：

同一CIG内的所有CIS，必须使用相同的ISO 间隔（音频帧传输的时间周期）；
同一CIG内的CIS，同步延迟（CIG Sync Delay）需一致，保障多设备的音频同步。

四、CIS创建：音频流的链路实例化

CIG配置完成后，需创建具体的CIS流------这是音频能**"从手机到耳机"** 的关键步骤，对应的核心报文是HCI LE Create CIS。

4.1 `HCI LE Create CIS Command`报文深度解析

这条报文包含了LE Audio音频体验的所有核心参数，我们逐一拆解：

①连接关联： ACL 与 CIS 的绑定

Handles=[ACL=0x0041,CIS=0x0060]：

CIS流必须绑定到已有的ACL连接（即之前建立的逻辑连接0x0041）------因为CIS依赖ACL连接完成**"控制信令交互"**（如流参数协商），而音频数据则通过独立的ISO通道传输。

②同步与延迟参数：决定"音频是否同步、延迟是否感知"

CIG Sync Delay=4.152 ms：

CIG内所有CIS流的"同步基准延迟"------即CIG创建后，第一条CIS流需等待的时间，后续CIS流以此为基准对齐，保障多设备的音频同步（TWS耳机的左右声道延迟差需<1ms，此参数是关键）。

CIS Sync Delay=4.152 ms：

当前CIS流相对于CIG基准的延迟（单CIS流场景下与CIG Sync Delay一致）。

Transport Latency C To P=4.152 ms：

从"中心设备（手机）到从设备（耳机）"的端到端传输延迟------此参数直接决定用户的"延迟感知"：

经典蓝牙A2DP的传输延迟通常>150ms；
此日志中仅4.152ms，是LE Audio"低延迟"的核心体现。

③ PHY 参数：决定音频传输的带宽与速度

PHY C To P=LE 2M, PHY P To C=LE 2M：

指定CIS流的物理层速率：

C To P（手机→耳机）：使用LE 2M速率（保障音频数据的传输速度）；
P To C（耳机→手机）：使用LE 2M速率（保障耳机控制指令的实时性）。

④ ISO 传输参数：决定音质与可靠性

蓝牙ISO传输的核心参数（Nse/BN/FT），是"音质、延迟、可靠性"的平衡术：

Nse=3：

每个ISO间隔内的"子事件数"------ISO间隔是音频帧的传输周期（日志中为10ms），Nse=3表示10ms内分3次子事件传输数据，进一步降低延迟。

BN C To P=1, BN P To C=1：

"块数"------每个子事件内传输的音频数据块数量，BN=1表示每次子事件仅传输1块数据，避免数据堆积导致延迟。

FT C To P=1, FT P To C=1：

"重传次数"------若数据传输失败，最多重传1次：

重传次数过多会增加延迟；
重传次数过少会降低可靠性；
FT=1是LE Audio的"黄金平衡值"（既保障可靠性，又不增加明显延迟）。

⑤数据容量参数：决定音频码率与音质

Max PDU C To P=160, Max PDU P To C=80：

每次ISO传输的最大PDU（协议数据单元）长度：

手机→耳机的Max PDU为160字节（承载LC3音频数据）；
耳机→手机的Max PDU为80字节（承载控制指令，无需大带宽）。

结合ISO间隔10ms，可计算音频码率：

\\text{码率} = \\frac{160 \\text{字节} \\times 8 \\text{位/字节}}{0.01 \\text{秒}} = 128 \\text{kbps}

这是LC3编码的"高音质档位"（LC3码率通常为32-128kbps），既能保障音质，又适配LE 2M的带宽。

⑥ ISO 间隔：音频帧的心跳周期

ISO Interval=10 ms (16 Slots)：

蓝牙的"Slot（时隙）"为625μs，16 Slots即10ms------这是音频帧的传输周期：

经典蓝牙A2DP的音频帧周期通常为20ms；
10ms的周期让LE Audio的音频"更新更快"，进一步降低延迟。

4.2 CIS创建成功的确认

CIS创建后，控制器会返回HCI LE CIS Established事件，确认流已建立：

此事件是"音频流已就绪"的信号------此时手机与耳机的音频链路已打通，只差**"建立数据路径"**即可传输音频。

五、ISO数据路径建立：音频流的传输通道

CIS是**"逻辑链路"** ，要传输实际的音频数据，需建立ISO 数据路径 ------对应的报文是HCI LE Setup ISO Data Path。

5.1 `HCI LE Setup ISO Data Path`报文解析

参数含义：
- Connection=0x0060：关联的CIS句柄；
- Data Path Direction：
  - Input (Host To Controller)：主机（手机OS）→控制器（手机蓝牙芯片）的路径（手机将音频数据发送给蓝牙芯片）；
  - Output (Controller to Host)：控制器→主机的路径（蓝牙芯片将耳机的反馈数据发送给手机OS）。

5.2 ISO数据路径的不可替代性

经典蓝牙的音频数据是通过L2CAP信道传输的，而LE Audio的ISO数据路径是独立的同步通道：

同步通道不依赖L2CAP的流控（避免流控延迟）；
同步通道的优先级高于异步数据（保障音频不被其他数据抢占带宽）。

六、音频流的传输与控制：从链路建立到用户听到声音

ISO数据路径建立后，音频数据开始传输------此时HCI报文会同步出现媒体状态的更新，证明用户已能听到声音。

6.1 音频播放的状态同步

CIS流建立后，ATT Notification报文开始实时更新媒体状态：

复制代码

ATT Notification Packet (Media State: Playing)
ATT Notification Packet (Track Position: 40 ms)
ATT Notification Packet (Track Title: "12月12日，11:14")
ATT Notification Packet (Track Duration: 18.17 s)

Media State: Playing：音频从暂停切换为播放（CIS流传输的直接结果）；
Track Position: 40 ms：播放进度从0开始递增（证明音频正在持续传输）；
Track Title/Duration：曲目信息同步（与CIS流并行传输的控制信息）。

6.2 音频流的实时性保障

从报文可看到，Track Position的更新间隔约为3.75s（从40ms到3.75s）------这是因为ATT Notification的更新频率低于音频帧频率，但音频帧本身是每10ms传输一次，保障了"声音的连续性"。

七、CIS流的销毁：音频暂停/断开的资源回收

当用户暂停播放或断开连接时，设备会销毁CIS流与数据路径，避免无效功耗------对应的报文是HCI LE Remove ISO Data Path与HCI Disconnect。

7.1 流的销毁流程

步骤解析：
- Remove ISO Data Path：销毁ISO数据路径（停止音频数据传输）；
- Disconnect (Connection=0x0060)：断开CIS流的逻辑链路；
- Remove CIG：销毁CIG组（释放CIG占用的资源）。

7.2 资源回收的必要性

LE Audio设备的功耗优化，很大程度依赖"按需分配资源"：

音频播放时，CIG/CIS/ISO路径全启用，保障体验；
音频暂停时，销毁这些资源，功耗可降低80%以上（TWS耳机的续航核心优化点之一）。

八、CIG/CIS流程的技术优势：LE Audio低延迟的本质

对比经典蓝牙音频（A2DP），CIG/CIS流程的优势可总结为三点：

1. 传输方式：从异步到同步

经典A2DP：音频数据通过异步L2CAP信道传输，需等待流控信用、重传等，延迟>150ms；
LE Audio CIS：同步ISO通道传输，无流控延迟，传输延迟<5ms（加上处理延迟，端到端延迟<50ms）。

2. 时间精度：从20 ms 到10ms

经典A2DP：音频帧周期20ms，更新频率低；
LE Audio CIS：ISO间隔10ms，音频帧更新更快，延迟感知更弱。

3. 多设备同步：从无保障到微秒级对齐

经典TWS耳机：左右声道通过"主从转发"同步，延迟差>5ms，易出现立体声错位；
LE Audio CIG：多CIS流同步延迟<1ms，立体声体验更自然。

九、完整LE Audio连接+音频流流程的最终闭环

LE Audio设备从配对到发声的完整流程可总结为16个环节：

复制代码

1. 连接发起：HCI LE Extended Create Connection → 建立ACL逻辑连接
2. 参数协商：Data Length Change → 提升传输效率
3. 能力探测：Read Remote Used Features → 确认CIS/BIS支持
4. 安全配置：Enable Encryption → 启用AES加密
5. 物理层提速：Set PHY → 切换到LE 2M
6. 协议层准备：ATT Exchange MTU + L2CAP CB Connection → 建立控制信道
7. 通用服务扫描：Generic Access/Attribute → 获取设备标识、配置通知
8. 电话承载适配：Generic Telephone Bearer → 协商通话能力
9. 媒体服务配置：Media Service → 发现播放控制属性
10. CIG配置：HCI LE Set CIG Parameters → 设定同步流组规则
11. CIS创建：HCI LE Create CIS → 实例化音频流链路
12. ISO路径建立：HCI LE Setup ISO Data Path → 打通音频传输通道
13. 音频传输：ISO PDU传输 → 用户听到声音
14. 状态同步：ATT Notification → 实时更新播放进度/状态
15. 流销毁：Remove ISO Data Path + Disconnect → 暂停时回收资源
16. 重连/断开：ACL连接保持/断开 → 实现无感知重连

从HCI报文看，CIG/CIS的每一个参数（同步延迟、ISO间隔、Max PDU），都直接对应着用户的延迟是否低、音质是否好、立体声是否同步------LE Audio的所有体验优势，最终都落地在这些"底层参数的精准设计"中。

随着LE Audio 2.0引入广播音频（BIS）、多设备无缝切换，CIG/CIS的能力还将进一步扩展，但核心逻辑始终是：用同步、 低延迟 的传输，保障音频体验的丝滑感。

十、测试

题干：LE Audio 中 CIG 和 CIS 的核心定义及 TWS 耳机场景下的典型应用是什么？（2025 年小米 IoT 蓝牙开发岗校招）

答案：

CIG 是面向连接的同步流组，是一组时间同步的 CIS 流集合；CIS 是面向连接的同步流，是 CIG 内单个设备间的音频传输链路。TWS 耳机中，手机创建 1 个 CIG，在该 CIG 下创建 2 条 CIS 流分别对应左右耳机，CIG 保障两条 CIS 流延迟差 < 1ms，实现立体声同步，每条 CIS 独立传输对应声道的 LC3 音频数据。

题干：对比经典蓝牙 A2DP，LE Audio 的 CIS 流实现低延迟的核心原因有哪些？（Bluetooth LE Audio 认证考试 2024 版）

答案：

传输方式：CIS 采用同步 ISO 通道传输，无 L2CAP 流控延迟，经典 A2DP 为异步 L2CAP 传输，需等待流控信用 / 重传；
帧周期：CIS 的 ISO 间隔为 10ms，音频帧更新更快，A2DP 帧周期为 20ms；
物理层：CIS 默认使用 LE 2M PHY，传输速率更高，且重传次数 FT=1，平衡可靠性与延迟。

题干：LE Audio 中 CIS 流创建后，需完成哪一步才能实现实际音频数据传输？该步骤的核心作用是什么？

答案：

需执行HCI LE Setup ISO Data Path建立 ISO 数据路径。

核心作用：CIS 仅为音频传输的逻辑链路，ISO 数据路径是独立的同步传输通道，打通主机（如手机 OS）与控制器（蓝牙芯片）、控制器与从设备的音频数据传输通路，且该通道优先级高于异步数据，无流控延迟，保障音频实时性。

问题：请阐述LE Audio中CIG（Connected Isochronous Group）和CIS（Connected Isochronous Stream）的概念及它们之间的关系，并举例说明。

答案：

CIG是一组在时间上同步的CIS的逻辑集合，用于管理多个同步音频流的时间对齐。CIS则是CIG内的一条单向或双向的点对点同步数据链路，承载实际的音频数据。例如，在传输TWS耳机立体声时，手机会创建一个CIG来确保左、右耳机两个CIS流的播放完全同步，从而提供无错位的立体声体验。

问题：详细描述建立一条LE Audio CIS（Connected Isochronous Stream）并开始传输音频数据的主要步骤和关键HCI命令。

答案：

主要步骤为：

配置CIG参数 (HCI_LE_Set_CIG_Parameters)：定义组的同步参数；
创建CIS (HCI_LE_Create_CIS)：在ACL连接基础上建立同步链路；
建立ISO数据路径 (HCI_LE_Setup_ISO_Data_Path)：将主机（音频数据源）与控制器的同步通道连接；
传输开始：控制器开始通过ISO信道收发音频数据包。关键步骤2和3是核心。

**问题：**与经典蓝牙音频（A2DP）相比，LE Audio的CIS在降低传输延迟方面做了哪些关键设计？

答案：

关键设计包括：

同步通道：使用独立的ISO同步通道，规避了A2DP所用L2CAP信道的流控和重排延迟；
更短的间隔：支持更短的连接间隔（如10ms），比A2DP的调度更频繁；
预设延迟参数：在链路建立时即协商固定传输延迟（Transport Latency），实现可预测的低延迟；
子事件（Nse）：在一个间隔内允许多次传输机会，减少数据排队。