淺談低功耗藍(lán)牙信標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：iBeacon、Eddystone和AltBeacon

　　引言

　　藍(lán)牙信標(biāo)技術(shù)的發(fā)展蒸蒸日上，該技術(shù)能為消費(fèi)者、商家和工業(yè)環(huán)境實(shí)現(xiàn)“接近感知應(yīng)用”例如：

　　· 終端消費(fèi)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(fèi)者購買習(xí)慣的可視度提升及消費(fèi)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(jiān)控能力及資產(chǎn)利用率中增加收益。

　　可能性無窮無盡，信標(biāo)技術(shù)已準(zhǔn)備好來改變我們的世界。但在真正使用這一技術(shù)前，我們應(yīng)該了解，它們是如何標(biāo)準(zhǔn)化的?它們的廣播包又是如何工作的?

　　1藍(lán)牙信標(biāo)

　　藍(lán)牙信標(biāo)實(shí)際上并不是一個(gè)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)的標(biāo)準(zhǔn)。相反，它們可以被稱為“偽標(biāo)準(zhǔn)”(Pseudo-Standard)，或者由大型供應(yīng)商或企業(yè)集團(tuán)牽頭的信標(biāo)應(yīng)用的正式格式。

　　當(dāng)今市場上有三個(gè)“偽標(biāo)準(zhǔn)”發(fā)展強(qiáng)勁，即：Apple的 iBeacon，Google的 Eddystone，Radius Network的 AltBeacon。這三個(gè)偽標(biāo)準(zhǔn)都使用低功耗藍(lán)牙(BLE)廣播方法，藍(lán)牙信標(biāo)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(lán)牙掃描器接收廣播包，對它們進(jìn)行解碼，然后采取行動，以避免在2.4 GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)免執(zhí)照頻段上與Wi-Fi數(shù)據(jù)流產(chǎn)生沖突。

　　進(jìn)一步來說，每種標(biāo)準(zhǔn)都使用BLE廣播的結(jié)構(gòu)來嵌入它們自己的格式和數(shù)據(jù)。每當(dāng)信標(biāo)設(shè)備進(jìn)行廣播時(shí)，相同的包通常會在所有三個(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，掃描器會判定包的內(nèi)容是否可被解碼且是否相關(guān)，然后將采取相應(yīng)的行動。

　　在廣播數(shù)據(jù)包內(nèi)，數(shù)據(jù)有效負(fù)載被構(gòu)造為一個(gè)或多個(gè)[長度, 類型, 數(shù)據(jù)]三字段形式。

　　· 長度字段定義了后面的類型字段和數(shù)據(jù)字段的總長度;

　　· 類型字段用以指定數(shù)據(jù)是一個(gè)名稱、一個(gè)服務(wù)通用唯一標(biāo)識符(UUID)、一個(gè)統(tǒng)一資源標(biāo)識符(URI)，還是許多其他已定義數(shù)據(jù)類型中的一個(gè);

　　· 信標(biāo)可以對包的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)化設(shè)置，在數(shù)據(jù)字段內(nèi)定義一個(gè)子結(jié)構(gòu)，以判定不同的偽標(biāo)準(zhǔn)。

　　表1 BLE廣播包格式

　　英文解釋：

　　BLE advertising packet BLE廣播包 preamble序言 access address 訪問地址

　　Protocol data unit(PDU)(protected by CRC) 協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)(受CRC保護(hù))

　　PDU Header PDU插頭 Data payload(0 to 37)數(shù)據(jù)有效載荷(0-37)

　　廣播包和數(shù)據(jù)包都使用相同的格式(如表1)。信標(biāo)遵循標(biāo)準(zhǔn)的廣播包格式，但包括了針對一種或多種偽標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式數(shù)據(jù)有效負(fù)載。

　　2 Apple的iBeacon

　　Apple憑借其iBeacon成為了一家早期的信標(biāo)采用者。iBeacon這個(gè)術(shù)語是Apple的商標(biāo)，想要銷售iBeacon產(chǎn)品或使用iBeacon標(biāo)識的供應(yīng)商必須從Apple獲得一個(gè)免費(fèi)許可。

　　圖1 Apple的iBeacon

　　iBeacon規(guī)定了一個(gè)30字節(jié)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(shè)備制造商們似乎并不總是嚴(yán)格遵守100ms的要求)。使用Core Location框架的iOS 應(yīng)用程序，可以要求iOS持續(xù)監(jiān)測穿過信標(biāo)區(qū)域的事件，例如，進(jìn)入或者離開一個(gè)由UUID、Major和Minor字段定義的iBeacon的接近區(qū)域。無論一個(gè)應(yīng)用程序是否運(yùn)行，iOS監(jiān)測都會發(fā)生，它甚至可以觸發(fā)一個(gè)已關(guān)閉的應(yīng)用程序開始運(yùn)行。監(jiān)測僅在用戶為相應(yīng)的應(yīng)用程序開啟位置服務(wù)(Location Service)時(shí)才工作。

　　3 Google的Eddystone

　　Eddystone是Google開發(fā)的一種開源的、跨平臺的信標(biāo)格式。它同時(shí)支持Android和iOS設(shè)備。不同于其他信標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，它定義了幾種不同的框架類型，這些框架類型可以獨(dú)立使用或者結(jié)合起來使用：

　　· Eddystone-UID：它廣播一個(gè)獨(dú)一無二的信標(biāo)ID;

　　· Eddystone-URL：它廣播統(tǒng)一資源定位符(URL);

　　· Eddystone-TLM：它可以被用來廣播信標(biāo)本身的遙測(健康和狀態(tài))數(shù)據(jù);

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

　　圖2 Google的Eddystone

　　Eddystone-URL框架使移動平臺能夠提供基于位置接近感知的網(wǎng)頁內(nèi)容，且無需安裝應(yīng)用程序，從而實(shí)現(xiàn)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(chuàng)新。對于iOS系統(tǒng)，Eddystone已經(jīng)得到了Chrome瀏覽器的支持;從version 49版本開始，用于Android系統(tǒng)的Chrome瀏覽器(Chrome for Android)也將提供對Eddystone的支持。有了Chrome Today小程序，用戶就可以訪問與其所處周邊環(huán)境相關(guān)的網(wǎng)頁內(nèi)容，并且在遇到信標(biāo)時(shí)能夠收到通知。

　　4 AltBeacon

　　Radius Network定義了AltBeacon規(guī)格，以嘗試創(chuàng)建一種與操作系統(tǒng)無關(guān)的、開源的標(biāo)準(zhǔn)，從而不傾向于任何特定的供應(yīng)商。該規(guī)格可以免費(fèi)使用，而不用支付版稅或授權(quán)費(fèi)。像其他信標(biāo)一樣，它使用不可連接的、無定向的廣播包。

　　圖3 AltBeacon

　　Silicon Labs供稿