藍牙是一種標準無線技術，它使用 UHF 無線電波在短距離內的設備之間交換數據. 它是在 1994 愛立信, 雖然藍牙 IEEE 標准後來在第二年對其進行了標準化. 藍牙 SIG 維護和監督規範的開發, 控制資格程序, 並保護商標.
超過 6 10 億個藍牙設備已由 2019, 從而使藍牙標準成為短距離通信最常用的技術. MOKOBlue 是支持藍牙標准開發的領先公司之一. 我們已將這項技術整合到我們的大多數設備中.
為什麼物聯網和現代設備中使用藍牙標準?
在精通技術的人中, 藍牙技術是開發需要輕鬆與其他設備通信的產品的首選. 這是因為藍牙易於使用, 實施, 而且成本更低. 此外, 藍牙是預計在低功耗下工作的物聯網項目的完美選擇，因為它需要更少的能量將數據從一個設備傳輸到另一個.
還, 藍牙標準最適合短距離通信，因為它的傳輸速度很容易達到 2 兆比特. 因此, 藍牙使流式傳輸應用程序，例如高清無線顯示視頻文件或將 HQ 音頻文件流式傳輸到無線耳機.
藍牙網絡
多個設備通過藍牙連接形成網絡，網絡分為兩部分;
微微網
微微網網絡覆蓋面積小，最多可連接八台設備. 在微微網網絡中, 一台設備作為主機, 而其他鏈接的設備是從設備. 例如, 帶有一對無線耳機的智能手機和智能手錶之間的連接形成了一個微微網網絡. 在這種情況下, 主人是手機, 而智能手錶和耳機是奴隸.
分散網
scatternet 網絡具有兩個或多個互連的微微網網絡. 當一個 piconet 網絡成為其他 piconet 網絡的 master 到 slave 時，這個網絡就建立了. 由於參與人數眾多, scatternet 覆蓋的區域比 piconet 更廣, 儘管藍牙的技術限制使其實現稀缺.
不同版本藍牙比較
藍牙 v5.2
藍牙 v5.2 是最新的藍牙版本. 它於 1 月首次發布 2020 藍牙特別興趣小組在 CES 上. 藍牙 v5.2 使其適用於物聯網應用. 而且, 它帶有同步通道 (國際標準化組織) 為實施低能耗奠定基礎的功能 (這) 藍牙低功耗音頻 (博美) 支持藍牙的設備 5.2 或以後.
LE Audio 功能還有助於將多個無線耳機連接到單個源. 而且, 它將無線耳機連接到不同的來源. 除了, LE Audio 功能增加了對助聽器的支持.
低功耗藍牙 (博美)
也稱為藍牙智能, BLE 的開發旨在提供相當低的功率，同時仍保持與藍牙經典相同的通信範圍. 它通過放棄數據傳輸率來實現這一點. 它被包含在藍牙版本中 4.0 讓公眾輕鬆訪問它. 與 BLE 設備通信的其他設備是信標和微塵.
微塵
微塵是具有片上系統的無線收發器. 當與相同類型的傳感器結合使用時，它們會創建一個遠程傳感器.
信標
它們是將其標識符廣播到附近設備的發射器. 標識符由操作系統或兼容的應用程序獲取. 這允許電子設備在靠近信標時有效地執行其功能. BLE信標與mote的不同之處在於它們只傳輸, 而mote也可以用作接收器.
藍牙協議棧
類似於 OSI 和 TCP/IP 網絡模型, 藍牙標準也有它的協議棧. 然而, 藍牙設備不像 OSI 模型那樣使用所有協議棧層. 下圖說明了堆棧中的所有藍牙通信協議.
基於它們在堆棧中的功能, 協議可以分組為;
核心協議
這些是對運行藍牙的多種功能至關重要的臨時協議. 他們包括;
• 邏輯鏈路控制和適配協議
• 藍牙收音機
• 服務發現協議
• 基帶
• 鏈路管理協議
電纜更換協議
它包括射頻通信 (射頻通訊) 為特定應用程序提供虛擬串行端口的協議. 該協議消除了對電纜的需求
採用的協議
採用的協議取自其他模型, 像 OSI 或 TCP/IP 模型. 他們包括;
• 點對點協議 (購買力平價)
• 無線應用協議 (無線接入點)
• IP 協議
• TCP/UDP 協議
AT 命令
AT 命令用於向藍牙模塊傳輸命令. 他們還會更改設備的設置, 例如名稱和波特率. 通過 AT 命令配置設置的信息可以在藍牙設備的數據表中找到.
藍牙與其他無線通信協議的比較
藍牙標準的優勢
• 藍牙標準是無線和自動的.
• 實施藍牙標準流程成本低.
• 藍牙配對時不需要手動連接或按鈕來創建鏈接.
• 其他無線設備很少干擾藍牙設備.
• 藍牙技術是節能的，因為它使用低功率信號.
• 藍牙標准允許同時共享數據和語音.
• 將藍牙標準升級到新版本很容易.
藍牙標準的缺點
• 藍牙標準的數據速率低至 2 與其他類似技術相比，Mbps, 大部分的數據速率約為 4 兆比特.
• 它的操作範圍通常在 10 米.
• 藍牙實現基本安全.
藍牙設備的安全問題
由於藍牙的安全措施較少, 有多種方法可以穿透藍牙的安全性. 用於繞過藍牙安全的一些主要技術是;
• Bluejacking – 這是一種無害技術，使用藍牙連接在兩個或多個藍牙設備（如手機）之間傳輸未經請求的數據.
• Bluesnarfing – Bluesnarfing 比 Bluejacking 更有害, 雖然兩者相似. Bluesnarfing 是一種允許黑客訪問的非法藍牙連接, 下載, 並查看受害者無線設備的信息.
• Bluebugging – Bluebugging 允許黑客輕鬆訪問和遠程運行受害者手機的所有功能.
• 汽車竊竊私語——黑客使用這種旁路技術通過軟件向啟用藍牙的汽車音響系統發送和接收音頻文件.
通過藍牙連接多個信標的過程
一般來說, 信標通常會自行廣播它們的數據包，以便範圍內的藍牙設備檢測這些數據包. 通過藍牙技術連接多個信標涉及兩個過程.
第一個過程是通過廣告, 一個信標發送帶有廣告數據包的數據. 這使其他信標能夠接收發送的數據包, 儘管他們無法回應. 在這種情況下, 多個信標發送的數據包被中央設備捕獲.
另一個過程是通過連接, 多個信標使用藍牙技術交換一些連接數據. 這裡, 每次發生連接時都會傳輸數據, 從而使連接的信標能夠輕鬆廣播. 當鏈路接近幾米時，此過程效果最佳並且主要是可靠的.
藍牙定位精度
BLE室內定位和實時定位系統有不同的精度等級. 準確性取決於系統的架構, 部署的傳感器或信標的密度, 和硬件選擇. BLE 傳感器和信標可以提供低於 5 具有最佳部署和條件的儀表.
像 Wi-Fi 技術, 藍牙還依賴於信號強度 (RSSI) 近似設備的位置. 這種藍牙定位技術的精度要低得多，並且可以提供低至米級的出色定位精度. 雖然BLE被廣泛使用並且非常有效, 目前, 它不是最精確的室內定位射頻技術. 由於大多數室內定位應用不需要高精度, BLE 是最合適的替代方案，具有許多特殊優勢.
尋向新功能使BLE能夠準確確定亞米級位置. 這是因為到達角 (協議書), 快速計算藍牙信號的方向. 而且, AoA 可與信號強度一起使用 (RSSI) 在位置和資產跟踪以提高精度.
帶有一根天線的信標或標籤等便攜式資產向具有多天線陣列的固定 BLE 傳感器廣播以尋找方向. 便攜式廣播設備的接近角是通過測量多個天線的相移來確定的, 因此收到信號. 與 RSSI 結合使用時, AoA 可以生成精確到厘米級的設備坐標.
藍牙技術的歷史
藍牙於 1998. 是五家公司成立的非營利性行業協會; 諾基亞, 愛立信, 英特爾, 和東芝. 它的第一個商業產品是由藍牙特別利益集團引入市場的 1999. 藍牙的普及迅速增長，幾乎在全球範圍內用於筆記本電腦和手機等所有消費產品. 儘管如此, 藍牙也是幾乎每輛新車的標準功能，允許徒手呼叫駕駛員並支持車載信息娛樂系統.
SIG 已經超過 35,000 全球成員公司由原來的五個成員組成, 都來自各種電信, 消費類電子產品, 計算, 和網絡行業. 該協會位於柯克蘭, 華盛頓.
當今的藍牙技術
在消費市場走紅後, 新的藍牙協議允許該技術在物聯網中發揮重要作用. MOKOBlue 支持藍牙的開發，並確保開發人員可以輕鬆地將這項技術整合到他們的首選設計中.
現在, 藍牙存在於三種不同的協議中:
• 低功耗藍牙 (博美)
• 經典藍牙
• 藍牙網狀網絡.
每個協議在特定應用中都有幫助. 由於藍牙技術最初是為短距離用例開發的, 最新版本可以傳輸長達一英里的信號.
藍牙應用和用例示例
藍牙經典
藍牙經典協議是為每天或每週充電的設備開發的. 這使得藍牙經典在大小方面最適合在有限的網絡中使用. 它被設置為流式傳輸超過 2.1 短距離 Mbps. 經典藍牙主要用於替代短距離外圍電纜. 對於物聯網用例，例如託管多個設備的傳感器網絡，它通常不可擴展.
低功耗藍牙 (博美)
此藍牙協議適用於發送少量數據的設備. 而且, BLE適用於所有需要長時間無人值守運行的設備. 此功能支持各種醫療設備, 可穿戴和可植入, 像除顫器和助聽器.
除了, BLE 也適用於溫度監視器等用例, 定位信標, 照明控制器, 數字秤, 和其他使用電池運行的低帶寬應用. BLE 還適用於健身監視器等消費產品, 家用電器, 智能手錶, 和電視機頂盒的遙控器.
藍牙網狀
該網絡監控, 控制, 並自動化眾多用於管理智能建築和其他工業物聯網的鏈接設備 (物聯網) 用例. 原來, 藍牙 Mesh 專為照明市場而開發. 由於路由器節點需要不斷供電, 照明是一個很好的用例，因為大多數燈都可以隨時使用. 藍牙網狀網絡還可以支持傳感器網絡, 儘管傳感器必須在全時可用的地區安裝.
物聯網應用的藍牙標準
藍牙目前適用於各種物聯網應用. 藍牙的一些物聯網應用是;
一種) 定位服務和資產跟踪——實時定位服務解決方案 (實時TLS) s 用於識別位置和跟踪資產.
b) 樓宇自動化——無線藍牙標准在基本樓宇系統的集中自動化中的連接有助於節能, 降低運營成本, 並延長建築物核心系統的使用壽命.
C) 狀態監測——在整個工業單元樓層大規模部署傳感器網絡，可以實時監測系統性能. 因此, 它最大限度地降低了維護成本, 提高整體運營效率, 並改進應用程序的更新.
d) 儲罐監控——藍牙標準使技術人員和本地安裝人員能夠遠程監控儲罐, 提供即時傳感器值反饋.
Ë) 醫療應用——藍牙標準用於醫療用例，例如可穿戴設備，以幫助診斷某些情況, 傳輸患者數據, 和管理藥物.
F) 接觸者追踪 – 藍牙是追踪的正確選擇, 記錄, 並傳輸實時數據以便及時響應.
G) 太陽能和風電場——因為大多數太陽能和風電場裝置都固定有無線電模塊, 技術人員可以使用藍牙標準獲取當前值和生產力讀數.
H) 票務驗證系統 - 支持藍牙的讀卡器可用於音樂會和體育賽事等人群眾多的活動，以使用 QR 碼或條形碼驗證票務.
一世) 尋路 – 藍牙標準用於室內定位系統，幫助客人輕鬆通過大型公共空間, 比如博物館, 火車站, 機場, 和運動場.
藍牙標準的發展和未來的機會
根據藍牙 SIG 2021 市場更新報告, 藍牙技術有望出貨 6 億台設備 2025 每年. 報告指出，藍牙市場的基本需求和主要使用的應用是定位服務, 數據傳輸, 音頻流, 和設備網絡. 而且, 藍牙 SIG 預計:
• 之間 2021 和 2025, 會有一個 10% 複合年增長率
• 經過 2025, 超過 70% 所有啟用藍牙的設備將是外圍設備
• 從 2021 至 25, 單模 BLE 設備出貨量將每年增長 3 倍
這對所有發展的組織都至關重要, 集合, 或受益於物聯網無線連接，將藍牙技術納入其短期和長期規劃. 由於藍牙是目前市場上最好的無線技術, 大多數行業都利用其安全性等優勢, 成本效益, 和易用性. 因此, 所有組織都需要評估藍牙集成的應用程序以推動新功能和投資回報率.
全球定位系統與. 用於聯繫人追踪的藍牙技術
當兩個人靠近時，最好使用位置歷史或藍牙主動檢測接近度? 下表說明了 GPS 和藍牙技術之間的區別.
GPS 精度和負值
地鐵中 GPS 設備的精度顯著下降到不切實際. 而且, 大多數 GPS 設備無法很好地處理地下和室內環境.
GPS 收集精確的位置數據並將其用於接觸者追踪, 儘管它的位置數據很複雜，安全且高度敏感. 例如, 使用 GPS 位置數據的健身應用程序揭示了美國基地的精確佈局. 它具有獨特的位置數據，使其匿名化實際上不切實際. 因此, 如果不完全保護，大規模部署基於位置的接觸者追踪會帶來隱私和安全風險.
藍牙精度和負值
RSSI 值用於基於藍牙的接近檢測，以評估手機之間的信號強度. 在遭遇中使用標準化的 RSSI 值來近似估計用戶之間的距離. 藍牙定位追踪精度範圍高達 10 米.
當應用程序在後台運行時, iOS可以終止藍牙掃描. 必須在整個時間範圍內啟用藍牙應用程序權限，而不是藍牙本身才能使其工作.
MOKOBlue 的 BLE 藍牙標準支持設備
MOKOBlue 支持 BLE 的產品是:
BLE信標
它們是偶爾傳輸另一個藍牙設備接收到的 BLE 廣告數據包的無線設備. 一些 BLE信標 MOKOBlue 提供包括; H6 傳感器信標, W6 腕帶信標, M2 資產信標, H2 導航信標, H4 傳感器信標, 還有很多.
BLE 轉 Wi-Fi 網關
網關通過有條不紊地將現場和雲連接起來，為本地處理提供存儲解決方案. MOKOBlue 提供的一些 BLE 到 Wi-Fi 網關包括; MKGW1 BLE Wi-Fi 網關, MKGW-mini BLE轉WIFI網關, 和 MK103 ESP32 BLE 網關.
BLE模塊
MOKOBlue 提供的一些 BLE 模塊設備包括; MK01A, MK02A, MK02D, MK02E, MK05A, MK05B, MK06A, MK06B, 和許多其他人.
MOKOBlue 擁有超過 16 多年的藍牙技術. 您可以相信我們是您所有藍牙解決方案的藍牙/BLE 合作夥伴. 我們協助客戶開發他們的藍牙物聯網項目, 從而節省他們在市場上的時間. 那麼你現在或很快有藍牙項目嗎? 歡迎與我們聯繫; 我們支持你, 我們隨時為您提供幫助.
