淺談低功耗藍牙信標標準：iBeacon、Eddystone和AltBeacon

　　引言

　　藍牙信標技術(shù)的發(fā)展蒸蒸日上，該技術(shù)能為消費者、商家和工業(yè)環(huán)境實(shí)現“接近感知應用”例如：

　　· 終端消費者可以基于他們所處的位置獲得即時(shí)優(yōu)惠券和定制產(chǎn)品;

　　· 商家可以從針對消費者購買(mǎi)習慣的可視度提升及消費者忠誠度提升中獲益;

　　· 工業(yè)企業(yè)可以從改善的資產(chǎn)監控能力及資產(chǎn)利用率中增加收益。

　　可能性無(wú)窮無(wú)盡，信標技術(shù)已準備好來(lái)改變我們的世界。但在真正使用這一技術(shù)前，我們應該了解，它們是如何標準化的?它們的廣播包又是如何工作的?

　　1藍牙信標

　　藍牙信標實(shí)際上并不是一個(gè)藍牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)的標準。相反，它們可以被稱(chēng)為“偽標準”(Pseudo-Standard)，或者由大型供應商或企業(yè)集團牽頭的信標應用的正式格式。

　　當今市場(chǎng)上有三個(gè)“偽標準”發(fā)展強勁，即：Apple的 iBeacon，Google的 Eddystone，Radius Network的 AltBeacon。這三個(gè)偽標準都使用低功耗藍牙(BLE)廣播方法，藍牙信標利用其支持的通用屬性(GATT)配置文件在第37、38、39通道發(fā)送廣播包藍牙掃描器接收廣播包，對它們進(jìn)行解碼，然后采取行動(dòng)，以避免在2.4 GHz工業(yè)、科學(xué)和醫療(ISM)免執照頻段上與Wi-Fi數據流產(chǎn)生沖突。

　　進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，每種標準都使用BLE廣播的結構來(lái)嵌入它們自己的格式和數據。每當信標設備進(jìn)行廣播時(shí)，相同的包通常會(huì )在所有三個(gè)廣播通道上被發(fā)送，從而使BLE接收器/掃描器更有可能接收到它。一旦接收到，掃描器會(huì )判定包的內容是否可被解碼且是否相關(guān)，然后將采取相應的行動(dòng)。

　　在廣播數據包內，數據有效負載被構造為一個(gè)或多個(gè)[長(cháng)度, 類(lèi)型, 數據]三字段形式。

　　· 長(cháng)度字段定義了后面的類(lèi)型字段和數據字段的總長(cháng)度;

　　· 類(lèi)型字段用以指定數據是一個(gè)名稱(chēng)、一個(gè)服務(wù)通用唯一標識符(UUID)、一個(gè)統一資源標識符(URI)，還是許多其他已定義數據類(lèi)型中的一個(gè);

　　· 信標可以對包的數據進(jìn)行進(jìn)一步的結構化設置，在數據字段內定義一個(gè)子結構，以判定不同的偽標準。

　　表1 BLE廣播包格式

　　英文解釋?zhuān)?/p>

　　BLE advertising packet BLE廣播包 preamble序言 access address 訪(fǎng)問(wèn)地址

　　Protocol data unit(PDU)(protected by CRC) 協(xié)議數據單元(PDU)(受CRC保護)

　　PDU Header PDU插頭 Data payload(0 to 37)數據有效載荷(0-37)

　　廣播包和數據包都使用相同的格式(如表1)。信標遵循標準的廣播包格式，但包括了針對一種或多種偽標準的嵌入式數據有效負載。

　　2 Apple的iBeacon

　　Apple憑借其iBeacon成為了一家早期的信標采用者。iBeacon這個(gè)術(shù)語(yǔ)是Apple的商標，想要銷(xiāo)售iBeacon產(chǎn)品或使用iBeacon標識的供應商必須從Apple獲得一個(gè)免費許可。

　　圖1 Apple的iBeacon

　　iBeacon規定了一個(gè)30字節的包，它必須在一個(gè)100ms的時(shí)隙上廣播出去(盡管iBeacon的原始設備制造商們似乎并不總是嚴格遵守100ms的要求)。使用Core Location框架的iOS 應用程序，可以要求iOS持續監測穿過(guò)信標區域的事件，例如，進(jìn)入或者離開(kāi)一個(gè)由UUID、Major和Minor字段定義的iBeacon的接近區域。無(wú)論一個(gè)應用程序是否運行，iOS監測都會(huì )發(fā)生，它甚至可以觸發(fā)一個(gè)已關(guān)閉的應用程序開(kāi)始運行。監測僅在用戶(hù)為相應的應用程序開(kāi)啟位置服務(wù)(Location Service)時(shí)才工作。

　　3 Google的Eddystone

　　Eddystone是Google開(kāi)發(fā)的一種開(kāi)源的、跨平臺的信標格式。它同時(shí)支持Android和iOS設備。不同于其他信標標準，它定義了幾種不同的框架類(lèi)型，這些框架類(lèi)型可以獨立使用或者結合起來(lái)使用：

　　· Eddystone-UID：它廣播一個(gè)獨一無(wú)二的信標ID;

　　· Eddystone-URL：它廣播統一資源定位符(URL);

　　· Eddystone-TLM：它可以被用來(lái)廣播信標本身的遙測(健康和狀態(tài))數據;

　　· Eddystone-EID：它使用短暫的(短壽命的)標識符以支持要求更高安全性的信標應用。這種框架格式的規格尚未發(fā)布。

　　圖2 Google的Eddystone

　　Eddystone-URL框架使移動(dòng)平臺能夠提供基于位置接近感知的網(wǎng)頁(yè)內容，且無(wú)需安裝應用程序，從而實(shí)現Google一直在推介的“Physical Web”，或者“走過(guò)去并使用任何東西的能力(walk up and use anything)”的創(chuàng )新。對于iOS系統，Eddystone已經(jīng)得到了Chrome瀏覽器的支持;從version 49版本開(kāi)始，用于A(yíng)ndroid系統的Chrome瀏覽器(Chrome for Android)也將提供對Eddystone的支持。有了Chrome Today小程序，用戶(hù)就可以訪(fǎng)問(wèn)與其所處周邊環(huán)境相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)內容，并且在遇到信標時(shí)能夠收到通知。

　　4 AltBeacon

　　Radius Network定義了AltBeacon規格，以嘗試創(chuàng )建一種與操作系統無(wú)關(guān)的、開(kāi)源的標準，從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。像其他信標一樣，它使用不可連接的、無(wú)定向的廣播包。

　　圖3 AltBeacon

　　Silicon Labs供稿