蓝牙物联网应用的进化旅程

蓝牙物联网产品与应用可能很多人还不是很了解，但是做一项通讯技术，相信大多数人都有接触蓝牙产品，比如说智能手机与电脑上面都之处蓝牙连接，还有汽车的扬声器、无线鼠标等等。而蓝牙在物联网领域中的应用则更多的是在城市与工业场景中进行大规模的Mesh网络进行设备的链接。

 

从点对点到mesh，蓝牙的进化之路

 

自1994年电子工程师Jaap Haartsen在瑞典为爱立信工作时发明蓝牙技术以来，蓝牙技术已经取得了长足的进步。他认为，这种技术可以替代RS-232数据线。自上世纪60年代以来，RS-232数据线一直是连接电脑和外围设备的标准。

 

Haartsen使用了ISM频段使 (从2.4 GHz到2.485 GHz)，在几米的短距离内发送小而简单的数据包，从而打破了数据线这一标准。

 

1998年，Haartsen在创建蓝牙特别兴趣小组(SIG)方面发挥了关键作用，该小组类似于3GPP和LoRa Alliance这样的标准制定机构，将蓝牙技术逐渐推广至世界。

 

蓝牙物联网应用的进化之路

使用蓝牙物联网应用实现业务目标

 

目前市面上有各种各样的连接技术，包括NB-IoT、eMTC、LoRa等等，因此企业在选择使用何种连接技术的时候需要考虑以下几个问题：

 

首先要明确公司发展IoT的业务目标是什么，只有目标明确，才能进行更好的技术选择。

 

其次，要考虑公司所处的行业以及用户的物理环境如何，因为连接技术需要因物理环境不同而变动。

 

然后，就是公司的业务是否有涉及在室内室外都有覆盖。

 

接着，就是要考虑公司的应用环境是否有现成的电源，或者这些设备需要电池驱动?

 

最后，就是确定在项目中发送的数据数小数据包还是视频/音频等大数据包。

 

蓝牙的优势与缺点

 

蓝牙的技术特点就是低功耗，理论上无限的可扩展性和新兴蓝牙Mesh网络的自组网可靠性，这种特性使得它能够在室内资产跟踪场景非常的合适。

 

当然，蓝牙也不是万能灵丹妙药，它也有着自身的缺陷，比如说，传输距离短便是一个明显问题，这也限制了它的应用，例如，它不能很好地跟踪港口或石油钻井平台上的水下资产。蓝牙2.4 GHz的信号不能穿透水井。对于需要通过网络发布视频、音频或生物特征信息的安全解决方案来说，蓝牙也是一个糟糕的选择。

 

蓝牙物联网应用的体系结构

 

要理解为什么最近蓝牙标准的变化对物联网应用来说意义重大，我们必须首先深入研究蓝牙“堆栈”，“堆栈”本质上意味着协议、流程和应用程序的自底向上分层，其中每个较高的层依赖于下面的层，并以此为基础构建。最新的蓝牙规范IoT-Bluetooth mesh必须在BLE 4.0或者5.0上进行设计。因此，新兴的蓝牙网格堆栈由三个堆栈层组成:核心层、BLE层和顶部的网格层。

 

蓝牙物联网应用的进化之路

蓝牙网格堆栈图

 

蓝牙拓扑:点对点、广播、Mesh

 

在过去的24年里，蓝牙的拓扑也在不停的经历着变化，以适应市场的需求，从最初的点对点演化至点对多的广播式再到最新的多对多的Mesh网络。

 

点对点：就是蓝牙作为两种设备配对的一种方式，比如我们使用的无线鼠标之于电脑就是这种连接。

 

一对多:蓝牙是一种让一台设备向多台设备广播信息的方式，反之亦然。例如使用一台手机可以在智能扬声器上播放音乐，同时向投影仪投射照片。

 

多对多:蓝牙是将许多设备连接到其他设备的一种方式，就像在蜘蛛网中一样，示例:将仓库中数百上千个头顶灯相互连接，根据活动和个人喜好自动调暗和点亮灯。

 

蓝牙物联网应用的进化之路

蓝牙拓扑图

 

从点对点到mesh，蓝牙的进化之路

 

蓝牙低功耗技术(BLE)，蓝牙的重要演进

 

2009年推出的蓝牙低功耗(Bluetooth Low-Energy 简称BLE)技术为物联网领域的未来应用奠定了基础。BLE是一种主要针对小型物联网应用(如可穿戴设备和广播信标)的规范，这些应用需要设备以最小的功耗发送少量数据。Bluetooth SIG对Bluetooth Classic技术进行了几项更改，以使其在不影响通信范围的情况下减少耗电量，功耗降低了95%到99%(取决于用例)。将消息加密升级到128位AES-CCM(政府级别)。