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Beacon — 淺談低功耗藍牙信标标準:iBeacon、Eddystone和AltBeacon

原文連結:http://www.eepw.com.cn/article/201703/344714.htm(轉載文章,如有不妥,通知後我會立即删除)

藍牙信标技術的發展蒸蒸日上,該技術能為消費者、商家和工業環境實作“接近感覺應用”例如:

  · 終端消費者可以基于他們所處的位置獲得即時優惠券和定制産品;

  · 商家可以從針對消費者購買習慣的可視度提升及消費者忠誠度提升中獲益;

  · 工業企業可以從改善的資産監控能力及資産使用率中增加收益。

  可能性無窮無盡,信标技術已準備好來改變我們的世界。但在真正使用這一技術前,我們應該了解,它們是如何标準化的?它們的廣播包又是如何工作的?

  1藍牙信标

  藍牙信标實際上并不是一個藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)的标準。相反,它們可以被稱為“僞标準”(Pseudo-Standard),或者由大型供應商或企業集團牽頭的信标應用的正式格式。

  當今市場上有三個“僞标準”發展強勁,即:Apple的 iBeacon,Google的 Eddystone,Radius Network的 AltBeacon。這三個僞标準都使用低功耗藍牙(BLE)廣播方法,藍牙信标利用其支援的通用屬性(GATT)配置檔案在第37、38、39通道發送廣播包藍牙掃描器接收廣播包,對它們進行解碼,然後采取行動,以避免在2.4 GHz工業、科學和醫療(ISM)免執照頻段上與Wi-Fi資料流産生沖突。

  進一步來說,每種标準都使用BLE廣播的結構來嵌入它們自己的格式和資料。每當信标裝置進行廣播時,相同的包通常會在所有三個廣播通道上被發送,進而使BLE接收器/掃描器更有可能接收到它。一旦接收到,掃描器會判定包的内容是否可被解碼且是否相關,然後将采取相應的行動。

  在廣播資料包内,資料有效負載被構造為一個或多個[長度, 類型, 資料]三字段形式。

  · 長度字段定義了後面的類型字段和資料字段的總長度;

  · 類型字段用以指定資料是一個名稱、一個服務通用唯一辨別符(UUID)、一個統一資源辨別符(URI),還是許多其他已定義資料類型中的一個;

  · 信标可以對包的資料進行進一步的結構化設定,在資料字段内定義一個子結構,以判定不同的僞标準。

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  表1 BLE廣播包格式

  英文解釋:

  BLE advertising packet BLE廣播包 preamble序言 access address 通路位址

  Protocol data unit(PDU)(protected by CRC) 協定資料單元(PDU)(受CRC保護)

  PDU Header PDU插頭 Data payload(0 to 37)資料有效載荷(0-37)

  廣播包和資料包都使用相同的格式(如表1)。信标遵循标準的廣播包格式,但包括了針對一種或多種僞标準的嵌入式資料有效負載。

  2 Apple的iBeacon

  Apple憑借其iBeacon成為了一家早期的信标采用者。iBeacon這個術語是Apple的商标,想要銷售iBeacon産品或使用iBeacon辨別的供應商必須從Apple獲得一個免費許可。

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  圖1 Apple的iBeacon

  iBeacon規定了一個30位元組的包,它必須在一個100ms的時隙上廣播出去(盡管iBeacon的原始裝置制造商們似乎并不總是嚴格遵守100ms的要求)。使用Core Location架構的iOS 應用程式,可以要求iOS持續監測穿過信标區域的事件,例如,進入或者離開一個由UUID、Major和Minor字段定義的iBeacon的接近區域。無論一個應用程式是否運作,iOS監測都會發生,它甚至可以觸發一個已關閉的應用程式開始運作。監測僅在使用者為相應的應用程式開啟位置服務(Location Service)時才工作。

  3 Google的Eddystone

  Eddystone是Google開發的一種開源的、跨平台的信标格式。它同時支援Android和iOS裝置。不同于其他信标标準,它定義了幾種不同的架構類型,這些架構類型可以獨立使用或者結合起來使用:

  · Eddystone-UID:它廣播一個獨一無二的信标ID;

  · Eddystone-URL:它廣播統一資源定位符(URL);

  · Eddystone-TLM:它可以被用來廣播信标本身的遙測(健康和狀态)資料;

  · Eddystone-EID:它使用短暫的(短壽命的)辨別符以支援要求更高安全性的信标應用。這種架構格式的規格尚未釋出。

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  圖2 Google的Eddystone

  Eddystone-URL架構使移動平台能夠提供基于位置接近感覺的網頁内容,且無需安裝應用程式,進而實作Google一直在推介的“Physical Web”,或者“走過去并使用任何東西的能力(walk up and use anything)”的創新。對于iOS系統,Eddystone已經得到了Chrome浏覽器的支援;從version 49版本開始,用于Android系統的Chrome浏覽器(Chrome for Android)也将提供對Eddystone的支援。有了Chrome Today小程式,使用者就可以通路與其所處周邊環境相關的網頁内容,并且在遇到信标時能夠收到通知。

  4 AltBeacon

  Radius Network定義了AltBeacon規格,以嘗試建立一種與作業系統無關的、開源的标準,進而不傾向于任何特定的供應商。該規格可以免費使用,而不用支付版稅或授權費。像其他信标一樣,它使用不可連接配接的、無定向的廣播包。

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  圖3 AltBeacon

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