|
在2010年首次作為藍牙核心規范v4.0(藍牙v4.0)的一部分發布之后一直很低調的藍牙Smart(以前稱為藍牙低能耗)如今已經成為頭條新聞。 目前具有藍牙Smart功能的產品，包括蘋果設備和大多數安卓移動設備，都標配了藍牙v4.0/v4.1芯片。這些芯片除了可以實現“經典”藍牙技術可以完成的所有功能外，還能與鈕扣電池供電的外設和產品(如智能手表)中越來越普及的藍牙Smart芯片進行通信。 在今后幾年中，智能手機和平板電腦的銷量預計會猛增。比如市場分析公司Statista Research就預計，到2020年全球移動設備的出貨量總計將達61億臺。分析公司IHS稍微保守一點，但其預測值仍然是個大數目。據IHS公司估計，到2013年底智能手機保有量為19.19億部，并且在今后5年中將增加到50.82億部。鑒于藍牙技術與智能手機和平板電腦的密切關系，那些致力于開發“應用配件”的公司數量以及連接每部智能手機的藍牙Smart設備數量將鐵定飛速增長。 圖1：將外設產品(比如這些Scalextric槽軌車)與具備藍牙Smart的智能手機上的軟件應用搭配在一起的應用配件（Scalextric提供）。 應用配件可以將諸如健身傳感器或玩具等外設產品與具有藍牙Smart功能的智能手機、平板電腦或臺式機上的應用軟件搭配在一起。這些應用配件通常采用鈕扣電池等小型電池供電，并利用超低功耗(ULP)的藍牙Smart芯片將它們的數據發送給移動設備。主設備的應用軟件隨即對這些數據進行分析和顯示。許多應用還能方便地通過社交媒體分享這些信息。 不過現在除了其它一些有用的新功能外，最新版本的藍牙技術——藍牙v4.1還引入了有助于構建技術基礎的新功能，最終允許藍牙Smart設備直接連接互聯網——無需再依賴智能手機或平板電腦的運算能力。(移動產品(或其它與互聯網連接的產品，如Wi-Fi路由器)仍然可作為數據轉發設備，而用于分析、操作和共享信息的功能越來越強大的軟件將位于云端)。 但藍牙v4.1仍然無法通過直接互聯網連接實現藍牙興趣小組(SIG)想要擴展藍牙技術覆蓋范圍的雄心壯志。藍牙專門興趣小組的這個戰略將鼓勵一種全新的產品并開創出新的市場領域，這個領域有可能使應用配件也望塵莫及。 基于IP的藍牙技術基礎 從開發者的角度看，藍牙v4.1提供了比以前版本更好的諸多優勢。其中的關鍵是更好地統一了完全不同的使用案例，包括了以這種技術悠久的流媒體模式、超低功耗操作模式(使用符合規范的低能量核心配置的技術)以及連接互聯網協議(IP)的操作模式為代表的用例。 開發人員可能會想到藍牙v4.1引入的一個最重要功能，即允許像智能手機那樣的設備同時用作藍牙Smart集中器和藍牙Smart外設的拓撲功能。采用符合新規范設計的設備將天生具有這樣的能力：將來自傳感器或智能手表的數據傳送給智能手機，然后有PC的話再傳送到PC機上。 另外一種功能可以給開發人員提供更大的自由，即建立“發散網”的能力。以前藍牙通信是通過創建微網(piconet)實現的。但它的地址空間只有3位，因此限制了一個微網最多只能有8臺設備——1臺集中器加7臺外設——隨著采用這種技術的設備數量的增加，微網限制了藍牙技術的發揮。現在，一臺設備既可以用作集中器，又可以用作外設身份，因此允許一個集中器與多于8臺的設備進行通信。 對開發人員來說另外一個重要的變化是在保持通信會話方面提供了更大的靈活性。在使用藍牙v4.0時，從一個藍牙Smart設備到一個藍牙Smart就緒設備的連接“通知”之間的間隔是固定的。遺憾的是，這意味著當一個活動設備(如健身監視器)與集中器是分開的話，連接可能很快被放棄，必須人工復位。從藍牙v4.1開始，開發人員在設置連接通知之間的間隔時考慮到了對他或她的終端產品來說任何可能的使用情形。 然而，這個版本的藍牙技術最顯著的改進也許是通過在邏輯鏈路控制與自適應協議(L2CAP)中實現面向連接的通道而為IP連接操作打下了基礎(最終將實現與互聯網的直接通信)。雖然L2CAP已經是藍牙v4.0的一部分，但直到最新版本的藍牙發布才使得藍牙Smart和藍牙Smart就緒設備可以提供面向L2CAP連接的通道。 在面向連接的通道中是建立專用通道的能力。專用通道具有與它們關聯的固定數值。面向連接的通道和專用通道都是互聯網協議版本6(IPv6)的基本要求。IPv6是通信協議的最新版本，不僅為網絡上的電腦提供身份和位置系統，還能通過互聯網實現業務路由，被宣傳為適合“物聯網(IoT)”使用的基礎性協議。 另外，藍牙v4.1支持更長的數據包，即人們熟知的長最大傳輸單元(MTU)。支持更長的數據包對于在藍牙Smart鏈路上承載IP包數據來說至關重要。 需要著重指出的是，仍有許多技術障礙需要克服，在藍牙Smart設備能夠與互聯網直接通信之前藍牙技術還會有多次修訂。但借用藍牙專門興趣小組自己的話說，“[藍牙v4.1中實現的用于通信的專用通道]是未來在傳感器級別支持IPv6的基礎。” 藍牙芯片的功能 但是，如果沒有先進的芯片，藍牙增強版的承諾將化為泡影。超低功耗藍牙Smart芯片(這種技術隨藍牙v4.0一起推出，極大地擴展了藍牙覆蓋范圍，并開始進入鈕扣電池供電的外圍設備)是當今藍牙技術普及的關鍵。幸運的是，半導體供應商隨即推出了完全兼容藍牙v4.1的藍牙Smart芯片。 像藍牙v4.1等開放標準的優勢之一是，它鼓勵多廠商供應鏈給工程師提供更多的選擇，并培育競爭充分的環境——激勵創新。芯片供應商已經準備好一年交付數十億個藍牙Smart芯片，每個芯片只需幾個美元就能提供卓越的性能和成本，并且保證相互間能夠進行互操作。 利用已有成熟的藍牙技術生態系統，并且在那些關心射頻工程復雜性的制造商的支持下，從商業公司到“制造商”社團的創新者們現在可以向實際上任何東西增加無線連接功能，并給他們的產品增加“智能”。更好的是，一些藍牙Smart芯片甚至能夠在消費者沒有意識到正在升級的情況下升級它們的軟件。 對于其它無線技術來說這種無線升級(over-the-air updates)已經成為習慣了。例如，消費者對于通過蜂窩網絡更新智能手機上的應用程序、或者通過Wi-Fi給便攜式電腦的操作系統下載安全補丁都很熟悉了。但超低功耗無線芯片的無線升級(over-the-air updates)還沒有成為慣例。 然而，因為藍牙v4.1在L2CAP層中開啟了一個允許大量數據交換(加速下載)的直接通道，因此事情變得更加容易了。現在一些(但決不是所有的)藍牙Smart芯片可以充分發揮這個功能，利用它們自己的無線鏈路方便快速地升級它們的射頻協議軟件(“堆棧”)或開發人員的應用代碼。 舉例來說，Nordic半導體公司剛剛發布了兼容藍牙v4.1的最新SoftDevice(針對nRF51系列SoC的獨立堆棧，整合了射頻協議軟件及相關的管理框架)，如圖2所示。這種SoftDevice(v7.0)包含了“無線設備固件升級”(OTA-DFU)功能，支持無線軟件更新。 無線升級(over-the-air updates)對于產品開發人員來說是有好處的，因為即使產品在消費者手中，也可以向現有產品中增加新功能，或進行缺陷修復。比如由于其獨特的軟件架構將堆棧與應用代碼分隔開來，Nordic芯片允許開發人員更新某個軟件組件而不存在破壞其它組件的風險。 但也許更重要的是，消費者可以從重要的軟件更新中受益，這些更新可以給他們現有的無線外設帶來全新的功能。這種能力允許未來新一代聯網設備在位于云端的服務器指令下更新它們的軟件。對消費者來說無需廢棄硬件和購買新產品就能享用新的軟件，如新版本的藍牙技術。 物物連接 目前的藍牙Smart應用配件，比如運動傳感器，只能通過集中器(如智能手機)間接地連接到互聯網。管理互聯網數據傳送的軟件位于智能手機上。但從藍牙v4.1開始推出的未來藍牙技術將允許在傳感器和位于云端的強大服務器之間進行直接的雙向通信。 這樣的功能將使得以前啞吧物體變得“聰明起來”。例如，雨傘可以連接到互聯網以確定是否會下雨，并在主人離家之前提醒主人帶上——不需要任何人工干預，也不需要連接到智能手機。另一方面，因為主人已經觀察到灰色云朵，獲知這一信息的雨傘可以將這個信息反饋給服務器，使得本地天氣預測變得更加精確。 未來版本的藍牙技術將可以通過路由器或機頂盒等設備實現互聯網連接，這些設備能夠接收藍牙數據，并通過網關設備中的軟件層將這些數據轉發到云端服務。與智能手機和平板電腦不同，這些網關不需要完整的操作系統來轉發數據。 由于網關只是作為一個中立設備，只是將傳感器數據路由到位于云端的服務器，不需要執行任何分析或操作，因此以前不兼容藍牙Smart傳感器的成千上萬設備都將能夠路由這些數據。 未來版本的藍牙還支持應用配件相互間通信，而且同樣不需要智能集中器。這種技術因此可以實現物到物或物到互聯網的無縫無線連接(進而形成物聯網的基礎性技術)。 2003年，Nordic是第一家使用超低功耗無線技術連接物到物(比如Sunnto的運動手表到心率監示器)和物到電腦(同樣這個手表通過USB適配器連接到臺式機)的公司。一年后，Nordic成為首家將低端智能計步器(通過PC機)連接到互聯網的公司。隨后在2010年，Nordic公司率先使用藍牙Smart將應用配件連接到智能手機。到今天的2014年，Nordic公司正在開發不久就能將產品直接連到云端的芯片。 |
