【導(dǎo)讀】自2010年以來藍(lán)牙核心規(guī)范V4.0（藍(lán)牙V4.1）發(fā)布以來低調(diào)的藍(lán)牙SMART已成為重點關(guān)注對象。具有藍(lán)牙SMART功能的產(chǎn)品，例如蘋果和安卓移動設(shè)備大多標(biāo)配藍(lán)牙V4.0、V4.1。本文就來為大家普及一下開發(fā)人員必知的藍(lán)牙4.1的那些事。
目前具有藍(lán)牙Smart功能的產(chǎn)品，包括蘋果設(shè)備和大多數(shù)安卓移動設(shè)備，都標(biāo)配了藍(lán)牙v4.0/v4.1芯片。這些芯片除了可以實現(xiàn)“經(jīng)典”藍(lán)牙技術(shù)可以完成的所有功能外，還能與鈕扣電池供電的外設(shè)和產(chǎn)品(如智能手表)中越來越普及的藍(lán)牙Smart芯片進(jìn)行通信。
在今后幾年中，智能手機(jī)和平板電腦的銷量預(yù)計會猛增。比如市場分析公司Statista Research就預(yù)計，到2020年全球移動設(shè)備的出貨量總計將達(dá)61億臺。分析公司IHS稍微保守一點，但其預(yù)測值仍然是個大數(shù)目。據(jù)IHS公司估計，到2013年底智能手機(jī)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(lán)牙技術(shù)與智能手機(jī)和平板電腦的密切關(guān)系，那些致力于開發(fā)“應(yīng)用配件”的公司數(shù)量以及連接每部智能手機(jī)的藍(lán)牙Smart設(shè)備數(shù)量將鐵定飛速增長。
圖1：將外設(shè)產(chǎn)品(比如這些Scalextric槽軌車)與具備藍(lán)牙Smart的智能手機(jī)上的軟件應(yīng)用搭配在一起的應(yīng)用配件
應(yīng)用配件可以將諸如健身傳感器或玩具等外設(shè)產(chǎn)品與具有藍(lán)牙Smart功能的智能手機(jī)、平板電腦或臺式機(jī)上的應(yīng)用軟件搭配在一起。這些應(yīng)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(lán)牙Smart芯片將它們的數(shù)據(jù)發(fā)送給移動設(shè)備。主設(shè)備的應(yīng)用軟件隨即對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。許多應(yīng)用還能方便地通過社交媒體分享這些信息。不過現(xiàn)在除了其它一些有用的新功能外，最新版本的藍(lán)牙技術(shù)——藍(lán)牙v4.1還引入了有助于構(gòu)建技術(shù)基礎(chǔ)的新功能，最終允許藍(lán)牙Smart設(shè)備直接連接互聯(lián)網(wǎng)——無需再依賴智能手機(jī)或平板電腦的運算能力。(移動產(chǎn)品(或其它與互聯(lián)網(wǎng)連接的產(chǎn)品，如Wi-Fi路由器)仍然可作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，而用于分析、操作和共享信息的功能越來越強(qiáng)大的軟件將位于云端)。
但藍(lán)牙v4.1仍然無法通過直接互聯(lián)網(wǎng)連接實現(xiàn)藍(lán)牙興趣小組(SIG)想要擴(kuò)展藍(lán)牙技術(shù)覆蓋范圍的雄心壯志。藍(lán)牙專門興趣小組的這個戰(zhàn)略將鼓勵一種全新的產(chǎn)品并開創(chuàng)出新的市場領(lǐng)域，這個領(lǐng)域有可能使應(yīng)用配件也望塵莫及。
基于IP的藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)
從開發(fā)者的角度看，藍(lán)牙v4.1提供了比以前版本更好的諸多優(yōu)勢。其中的關(guān)鍵是更好地統(tǒng)一了完全不同的使用案例，包括了以這種技術(shù)悠久的流媒體模式、超低功耗操作模式(使用符合規(guī)范的低能量核心配置的技術(shù))以及連接互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)的操作模式為代表的用例。
開發(fā)人員可能會想到藍(lán)牙v4.1引入的一個最重要功能，即允許像智能手機(jī)那樣的設(shè)備同時用作藍(lán)牙Smart集中器和藍(lán)牙Smart外設(shè)的拓?fù)涔δ?。采用符合新?guī)范設(shè)計的設(shè)備將天生具有這樣的能力：將來自傳感器或智能手表的數(shù)據(jù)傳送給智能手機(jī)，然后有PC的話再傳送到PC機(jī)上。
另外一種功能可以給開發(fā)人員提供更大的自由，即建立“發(fā)散網(wǎng)”的能力。以前藍(lán)牙通信是通過創(chuàng)建微網(wǎng)(piconet)實現(xiàn)的。但它的地址空間只有3位，因此限制了一個微網(wǎng)最多只能有8臺設(shè)備——1臺集中器加7臺外設(shè)——隨著采用這種技術(shù)的設(shè)備數(shù)量的增加，微網(wǎng)限制了藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)揮?，F(xiàn)在，一臺設(shè)備既可以用作集中器，又可以用作外設(shè)身份，因此允許一個集中器與多于8臺的設(shè)備進(jìn)行通信。
對開發(fā)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(lán)牙v4.0時，從一個藍(lán)牙Smart設(shè)備到一個藍(lán)牙Smart就緒設(shè)備的連接“通知”之間的間隔是固定的。遺憾的是，這意味著當(dāng)一個活動設(shè)備(如健身監(jiān)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(fù)位。從藍(lán)牙v4.1開始，開發(fā)人員在設(shè)置連接通知之間的間隔時考慮到了對他或她的終端產(chǎn)品來說任何可能的使用情形。
然而，這個版本的藍(lán)牙技術(shù)最顯著的改進(jìn)也許是通過在邏輯鏈路控制與自適應(yīng)協(xié)議(L2CAP)中實現(xiàn)面向連接的通道而為IP連接操作打下了基礎(chǔ)(最終將實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的直接通信)。雖然L2CAP已經(jīng)是藍(lán)牙v4.0的一部分，但直到最新版本的藍(lán)牙發(fā)布才使得藍(lán)牙Smart和藍(lán)牙Smart就緒設(shè)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(guān)聯(lián)的固定數(shù)值。面向連接的通道和專用通道都是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6(IPv6)的基本要求。IPv6是通信協(xié)議的最新版本，不僅為網(wǎng)絡(luò)上的電腦提供身份和位置系統(tǒng)，還能通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)路由，被宣傳為適合“物聯(lián)網(wǎng)(IoT)”使用的基礎(chǔ)性協(xié)議。
另外，藍(lán)牙v4.1支持更長的數(shù)據(jù)包，即人們熟知的長最大傳輸單元(MTU)。支持更長的數(shù)據(jù)包對于在藍(lán)牙Smart鏈路上承載IP包數(shù)據(jù)來說至關(guān)重要。
需要著重指出的是，仍有許多技術(shù)障礙需要克服，在藍(lán)牙Smart設(shè)備能夠與互聯(lián)網(wǎng)直接通信之前藍(lán)牙技術(shù)還會有多次修訂。但借用藍(lán)牙專門興趣小組自己的話說，“藍(lán)牙v4.1中實現(xiàn)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(chǔ)。”
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藍(lán)牙芯片的功能
但是，如果沒有先進(jìn)的芯片，藍(lán)牙增強(qiáng)版的承諾將化為泡影。超低功耗藍(lán)牙Smart芯片(這種技術(shù)隨藍(lán)牙v4.0一起推出，極大地擴(kuò)展了藍(lán)牙覆蓋范圍，并開始進(jìn)入鈕扣電池供電的外圍設(shè)備)是當(dāng)今藍(lán)牙技術(shù)普及的關(guān)鍵。幸運的是，半導(dǎo)體供應(yīng)商隨即推出了完全兼容藍(lán)牙v4.1的藍(lán)牙Smart芯片。
像藍(lán)牙v4.1等開放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢之一是，它鼓勵多廠商供應(yīng)鏈給工程師提供更多的選擇，并培育競爭充分的環(huán)境——激勵創(chuàng)新。芯片供應(yīng)商已經(jīng)準(zhǔn)備好一年交付數(shù)十億個藍(lán)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(jìn)行互操作。
利用已有成熟的藍(lán)牙技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，并且在那些關(guān)心射頻工程復(fù)雜性的制造商的支持下，從商業(yè)公司到“制造商”社團(tuán)的創(chuàng)新者們現(xiàn)在可以向?qū)嶋H上任何東西增加無線連接功能，并給他們的產(chǎn)品增加“智能”。更好的是，一些藍(lán)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(shù)來說這種無線升級(over-the-air updates)已經(jīng)成為習(xí)慣了。例如，消費者對于通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)更新智能手機(jī)上的應(yīng)用程序、或者通過Wi-Fi給便攜式電腦的操作系統(tǒng)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(lán)牙v4.1在L2CAP層中開啟了一個允許大量數(shù)據(jù)交換(加速下載)的直接通道，因此事情變得更加容易了。現(xiàn)在一些(但決不是所有的)藍(lán)牙Smart芯片可以充分發(fā)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(xié)議軟件(“堆棧”)或開發(fā)人員的應(yīng)用代碼。
無線升級(over-the-air updates)對于產(chǎn)品開發(fā)人員來說是有好處的，因為即使產(chǎn)品在消費者手中，也可以向現(xiàn)有產(chǎn)品中增加新功能，或進(jìn)行缺陷修復(fù)。比如由于其獨特的軟件架構(gòu)將堆棧與應(yīng)用代碼分隔開來，Nordic芯片允許開發(fā)人員更新某個軟件組件而不存在破壞其它組件的風(fēng)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(xiàn)有的無線外設(shè)帶來全新的功能。這種能力允許未來新一代聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在位于云端的服務(wù)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(chǎn)品就能享用新的軟件，如新版本的藍(lán)牙技術(shù)。
物物連接
目前的藍(lán)牙Smart應(yīng)用配件，比如運動傳感器，只能通過集中器(如智能手機(jī))間接地連接到互聯(lián)網(wǎng)。管理互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的軟件位于智能手機(jī)上。但從藍(lán)牙v4.1開始推出的未來藍(lán)牙技術(shù)將允許在傳感器和位于云端的強(qiáng)大服務(wù)器之間進(jìn)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(lián)網(wǎng)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(yù)，也不需要連接到智能手機(jī)。另一方面，因為主人已經(jīng)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(wù)器，使得本地天氣預(yù)測變得更加精確。
未來版本的藍(lán)牙技術(shù)將可以通過路由器或機(jī)頂盒等設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，這些設(shè)備能夠接收藍(lán)牙數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備中的軟件層將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到云端服務(wù)。與智能手機(jī)和平板電腦不同，這些網(wǎng)關(guān)不需要完整的操作系統(tǒng)來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
由于網(wǎng)關(guān)只是作為一個中立設(shè)備，只是將傳感器數(shù)據(jù)路由到位于云端的服務(wù)器，不需要執(zhí)行任何分析或操作，因此以前不兼容藍(lán)牙Smart傳感器的成千上萬設(shè)備都將能夠路由這些數(shù)據(jù)。
未來版本的藍(lán)牙還支持應(yīng)用配件相互間通信，而且同樣不需要智能集中器。這種技術(shù)因此可以實現(xiàn)物到物或物到互聯(lián)網(wǎng)的無縫無線連接(進(jìn)而形成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)性技術(shù))。
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