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

　　引言

　　藍牙信標技術的發展蒸蒸日上，該技術能為消費者、商家和工業環境實現“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優惠券和定制產品;

　　· 商家可以從針對消費者購買習慣的可視度提升及消費者忠誠度提升中獲益;

　　· 工業企業可以從改善的資產監控能力及資產利用率中增加收益。

　　可能性無窮無盡，信標技術已準備好來改變我們的世界。但在真正使用這一技術前，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

　　藍牙信標實際上并不是一個藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)的標準。相反，它們可以被稱為“偽標準”(Pseudo-Standard)，或者由大型供應商或企業集團牽頭的信標應用的正式格式。

　　當今市場上有三個“偽標準”發展強勁，即：Apple的 iBeacon，Google的 Eddystone，Radius Network的 AltBeacon。這三個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通道發送廣播包藍牙掃描器接收廣播包，對它們進行解碼，然后采取行動，以避免在2.4 GHz工業、科學和醫療(ISM)免執照頻段上與Wi-Fi數據流產生沖突。

　　進一步來說，每種標準都使用BLE廣播的結構來嵌入它們自己的格式和數據。每當信標設備進行廣播時，相同的包通常會在所有三個廣播通道上被發送，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容是否可被解碼且是否相關，然后將采取相應的行動。

　　在廣播數據包內，數據有效負載被構造為一個或多個[長度, 類型, 數據]三字段形式。

　　· 長度字段定義了后面的類型字段和數據字段的總長度;

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

　　· 信標可以對包的數據進行進一步的結構化設置，在數據字段內定義一個子結構，以判定不同的偽標準。

　　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這個術語是Apple的商標，想要銷售iBeacon產品或使用iBeacon標識的供應商必須從Apple獲得一個免費許可。

　　圖1 Apple的iBeacon

　　iBeacon規定了一個30字節的包，它必須在一個100ms的時隙上廣播出去(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持續監測穿過信標區域的事件，例如，進入或者離開一個由UUID、Major和Minor字段定義的iBeacon的接近區域。無論一個應用程序是否運行，iOS監測都會發生，它甚至可以觸發一個已關閉的應用程序開始運行。監測僅在用戶為相應的應用程序開啟位置服務(Location Service)時才工作。

　　3 Google的Eddystone

　　Eddystone是Google開發的一種開源的、跨平臺的信標格式。它同時支持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型，這些框架類型可以獨立使用或者結合起來使用：

　　· Eddystone-UID：它廣播一個獨一無二的信標ID;

　　· Eddystone-URL：它廣播統一資源定位符(URL);

　　· Eddystone-TLM：它可以被用來廣播信標本身的遙測(健康和狀態)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頁內容，且無需安裝應用程序，從而實現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)”的創新。對于iOS系統，Eddystone已經得到了Chrome瀏覽器的支持;從version 49版本開始，用于Android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，用戶就可以訪問與其所處周邊環境相關的網頁內容，并且在遇到信標時能夠收到通知。

　　4 AltBeacon

　　Radius Network定義了AltBeacon規格，以嘗試創建一種與操作系統無關的、開源的標準，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、無定向的廣播包。

　　圖3 AltBeacon

　　Silicon Labs供稿