藍牙物聯網，特別是在低功耗藍牙(BLE)普及的推動下，在物聯網領域取得了顯著增長和采用。由于低能耗和長時間使用小型電池的能力，BLE已成為許多物聯網應用的首選無線技術。本文探討低功耗藍牙在物聯網中的作用。它還討論了BLE技術的優勢，使其適合物聯網應用。
藍牙及其迭代
藍牙技術經歷了不同的迭代，引入了新功能和改進。最初的藍牙版本于1999年推出。低功耗藍牙(BLE)，也稱為藍牙4.0或藍牙智能，于2010年發明，旨在最大限度地降低功耗。這使得它非常適合使用電池供電的物聯網設備，從而延長電池壽命。BLE適用于需要定期數據交換的設備，廣泛應用于消費電子和汽車行業。
物聯網項目中的經典藍牙與低功耗藍牙
經典藍牙適用于需要更高數據傳輸速率、連續通信和語音功能的應用。另一方面，BLE針對低功耗物聯網設備進行了優化，具有短突發通信和小數據傳輸。下表顯示了兩種技術的比較分析，這將有助于理解為什么BLE在物聯網應用中如此受歡迎。
為什么BLE在物聯網世界如此受歡迎?
BLE使用與藍牙相同的無線電頻段，同樣可以實現兩個設備之間的數據交換。主要區別在于，BLE設備在連接之間的大部分時間都處于睡眠模式，并進行簡短的通信會話。相比之下，經典藍牙旨在長時間保持持續活動狀態的通信。因此，BLE設備可以使用單個紐扣電池運行一年。
下面列出了BLE的特性，非常適合物聯網應用。
- BLE旨在節省資源，非常適合功率、處理能力和內存有限的設備。
- BLE可以定期高效地傳輸小數據包。
- BLE連接的延遲為6毫秒，適合支持睡眠和喚醒模式。較高的延遲會導致丟失關鍵信息，因為建立連接需要更長的時間。
低功耗藍牙在物聯網中的工作原理
低功耗藍牙(BLE)通過多種操作模式在物聯網應用中發揮作用：
單向數據傳輸：BLE通常在藍牙物聯網應用中用于單向數據傳輸，其中傳感器設備定期將數據廣播到連接到云的網關或接收器。
遠程控制和操作：網關控制BLE物聯網傳感器/執行器，用于藍牙物聯網應用的BLE雙向通信，從而實現遠程控制和操作。
藍牙Mesh組網原理：BLE支持Mesh組網，即多個BLE物聯網設備組成一個網絡，網關作為控制器。這允許遠程監控和控制整個BLE網狀網絡，在更大的藍牙物聯網部署中實現節點之間的可擴展性和協調。
藍牙物聯網設備
多個藍牙物聯網設備用于創建物聯網網絡。藍牙物聯網傳感器和網關協作，從周圍環境收集數據，并通過wifi、LTE4G或以太網等連接選項將其傳輸到云端。這種BLE集成實現了高效和有效的數據采集，促進了物聯網技術的進步。以下部分將討論BLE物聯網網絡的幾個關鍵組件。
藍牙物聯網架構
藍牙物聯網的架構通常涉及分層結構，其中包括以下組件：
藍牙物聯網設備：這些終端設備具有藍牙連接和各種智能傳感器或信標。它們從周圍環境收集數據或與BLE物聯網網絡中的其他設備進行交互。
物聯網網關：BLE網關從藍牙物聯網設備接收數據，并在預處理后將其傳輸到云端。
中央物聯網網絡：基于云或本地基礎設施管理從藍牙物聯網設備接收的數據的處理、存儲和分析。
BLE傳感器/信標
藍牙物聯網設備通常包含各種傳感器或信標來從物理環境收集數據。這些傳感器可以包括：
環境傳感器：溫度、濕度、壓力和環境光傳感器通常用于監測環境狀況。
運動和接近傳感器：加速計、陀螺儀、磁力計和接近傳感器檢測物體或個人的運動、方向和接近度。
健康和健身傳感器：用于健康和健身跟蹤的藍牙物聯網設備，例如心率監測器、脈搏血氧計和活動跟蹤器，將數據傳輸到智能手機或其他設備。
資產跟蹤傳感器：配備位置跟蹤功能的藍牙傳感器可以監控指定區域內資產的移動和位置。
藍牙物聯網網關
藍牙物聯網部署中的網關提供協議轉換、數據預處理、連接管理和本地處理/控制功能。它們支持藍牙物聯網設備和中央物聯網網絡之間的通信，確保兼容性、效率、安全性和本地化決策能力。
低功耗藍牙物聯網用例
低功耗藍牙在物聯網應用中的使用非常廣泛。以下是一些流行的用例：
智能家居
藍牙Mesh組網在智能家居應用中得到廣泛應用。它連接和控制各種智能設備，如燈、恒溫器、門鎖和安全系統。藍牙網關和藍牙MESH技術，可有效地通信和管理智能家居生態系統中的多個BLE物聯網設備。
工業監控
BLE能夠實時監控設備狀態、預測性維護、資產跟蹤、環境監測、能源監測、工人安全以及數據收集和分析。BLE傳感器和信標將數據無線傳輸到中央系統，從而實現對各種參數的高效和經濟有效的監控。
家用可穿戴設備
ECG(心電圖)和CGM(連續血糖監測)等可穿戴設備，在物聯網應用中使用低功耗藍牙。BLE物聯網在可穿戴傳感器與移動設備或云平臺之間提供安全、低功耗的數據傳輸，它可以持續監測生命體征和健康參數。
遠程患者監護物聯網解決方案
室內定位
信標藍牙和接收器有助于實現精確的室內定位和導航。該技術可用于各種場合，例如零售商店、博物館、醫院、機場和倉庫，可在室內環境中實現基于位置的服務、尋路和資產跟蹤。
藍牙物聯網常見問題解答
藍牙是物聯網中常用的技術嗎?
藍牙是物聯網生態系統中的一項基礎技術，可實現附近設備之間的無線通信和數據交換。
藍牙和Wi-Fi在物聯網中有何不同?
藍牙是為附近設備之間的短距離通信而設計的。Wi-Fi提供更廣泛的覆蓋范圍、更遠距離的更高數據傳輸速率。它更適合連接跨較大區域或網絡的設備。
如何選擇藍牙物聯網解決方案?
在選擇藍牙物聯網解決方案時要考慮多種因素，例如特定的用例要求和藍牙低功耗(BLE)片上系統(SoC)功能。此外，還可以查看功耗效率、對BLE組網技術的支持、豐富接口的可用性、與現有基礎設施的兼容性以及滿足未來需求的可擴展性。
