超低功耗蓝牙beacon的三个关键拟标准

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蓝牙信标(Bluetooth beacon)技术正快速发展中,为消费者、企业和工业环境提供各种「近接感知(proximity aware)应用」。例如消费者可根据所在位置(商场、餐厅等)获得可立即兑现的优惠券,以及量身打造的各式产品及服务;企业则可藉由掌握消费者的购物习惯,来提高产品的能见度并从中获利,进而强化消费者的品牌忠诚度;制造业者则将因具体改善资产管控而受益。

具备无限可能性的beacon技术应用正准备改变我们所处的世界;在那之前,让我们先来探讨beacon技术的标准化现况,以及其通告封包(adverTIsing packet)的运作原理。

蓝牙beacon标准并非蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)所制定的标准,它被称为「拟标准(PseudoStandards)」,是由大型供应商或企业集团主导,针对广泛的beacon应用所正式提出的蓝牙应用规范。目前市场上主要有三个关键拟标准,分别为Apple的iBeacon、Google的Eddystone,以及Radius Network的AltBeacon。

以上三个拟标准都使用蓝牙低功耗(BLE)广播方法,将通告封包放在蓝牙低功耗频道37、38和39,以避免在2.4GHz工业,科技和医疗(ISM)免授权频段上与Wi-Fi流量冲突。此外,透过在拟标准使用蓝牙低功耗广播的结构里嵌入其格式和资料,每当beacon装置发送通告时,相同的封包将立即于三个广播频道上进行发送,促使蓝牙低功耗接收器/扫描器撷取讯号。一旦接收到讯号,扫描器将决定封包内容是否可被解码及其关连性,再采取相对应的行动。

在通告封包内,资料载荷(data payload)的结构包含以下三个栏位(field)──长度(length)、类型(type)、资料(data)的至少一项:

长度栏位定义了随后与类型、资料栏位结合后的封包尺寸。 ˙

类型栏位决定了资料栏位是姓名、服务UUID(Service Universally Unique IdenTIfier,UUID)、URI (Universal Resource IdenTIfier)或其他许多经定义的类型。

封包资料栏位让beacon结构更进一步,定义了资料栏位内部的子结构,以确定不同的拟标准。通告封包和资料封包都使用相同的格式;beacon遵循标准通告封包格式,但包括符合一个或多个拟标准的资料载荷。

Apple的iBeacon

Apple以其iBeacon规格成为市场上较早采用beacon技术的厂商;iBeacon是Apple的注册商标,想要贩售iBeacon产品或使用iBeacon标志的供应商,必须获得Apple的授权(免费)。 iBeacon规格与其他开发资源可以从Apple Developer网站下载。

iBeacon封包总长度为30个位元组(Byte),其必须以100ms间隔广播(尽管iBeacon产品供应商不一定总是严格遵循100ms的要求)。使用核心位置框架(Core LocaTIon framework)的iOS应用程式,可以要求iOS持续监测通过beacon区域的事件;例如,进入或者离开由UUID定义之Major、Minor范围iBeacon装置近接区域。

无论应用程式是否执行,iOS监测都会发生,甚至会触发关闭的应用程式开始执行;不过监测功能只会在使用者启动应用程式中的定位服务(Location Services)时才会运作。

Google的Eddystone

Eddystone是由Google订定的一种开放原始码、跨平台beacon格式,同时支援Android和iOS装置;与其他beacon标准不同的是,它定义了几个不同的框架类型,可以独立或者结合使用:

Eddystone-UID可以广播****的beacon ID。 ˙Eddystone-URL广播URLs

Eddystone-TLM可以用来广播关于beacon自身的遥测(健康和状态)资料。

Eddystone-EID使用短时效(ephemeral)的身份识别码,以因应要求更高**性的beacon应用;不过此种框架格式的规格尚未公布。

Eddystone-URL框架能让行动平台在无须安装应用程式的情况下,根据近接状态提供网路内容,因此可实现Google推动的「The Physical Web」实体化网路计画,让所有日常生活周遭的物品都有一个URL、能透过行动装置来与之沟通连结。

Eddystone在iOS的Chrome应用程式获得支援,并将从版本49开始于Android的Chrome获得支援;透过Chrome Today软体小工具,使用者能存取其周边事务的网路内容,并且在遇到beacon时接收通知。

在开放原始码平台GitHub上的Google Eddystone网页提供了Eddystone通讯协议规格,以及相关工具、开放原始码程式范例,Google的线上***论坛也提供了更多关于其 beacon平台的资讯。

Radius Network的AltBeacon

美国软体业者Radius Network定义了AltBeacon规格,目的是建立一个非关作业系统(OS-agnostic)的开放原始码标准,不偏袒任何特定供应商;AltBeacon规格在其官网提供下载,不收取权利金或授权费。而就像其他beacon一样,它使用无连结、无方向(undirected)的通告封包。

产业界有许多专家以及相关厂商都可提供有关采用蓝牙beacon技术进行开发的资讯;目标是协助***以正确、稳定的解决方案加速产品上市。

面向蓝牙beacon的应用风潮,芯科科技(Silicon Labs)也提供了一系列的蓝牙低功耗SoC、模块和软件工具,可以帮助工程师快速达成beacon产品设计。

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