黃東香,孫華

(西華大學(xué)(機(jī)械工程學(xué)院)，四川 成都 610039)

1 物聯(lián)網(wǎng)的簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了物與物之間的聯(lián)系，是無(wú)線通信領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜合設(shè)計(jì)和聯(lián)系到多種技術(shù)，其中包含了各類(lèi)型識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、智能傳感技術(shù)等等。廣泛延伸和滲透到了多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)中，逐步發(fā)展成為了計(jì)算機(jī)科技浪潮和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用浪潮后的第三次科技浪潮。

2 藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史

提出藍(lán)牙是為了用無(wú)線連接代替有線電纜,其目的是為了改變?nèi)藗兊纳罘绞剑\(yùn)用低成本，低功耗的無(wú)線通信使人們的生活更加方便快捷。

1999.7.26誕生了第一個(gè)正式版本是藍(lán)牙1.0A,因?yàn)槭窃缙谠O(shè)計(jì)，還存在很多的不足，經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，在2001年推出了藍(lán)牙1.1，形成了藍(lán)牙1.1標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速率約在748～810Kbps,容易受到同頻率的產(chǎn)品干擾而影響通信質(zhì)量。2004年推出了藍(lán)牙2,其傳輸速率達(dá)到了1.8-2.1Mbps,開(kāi)始支持雙工模式，并實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易安全的配對(duì)。藍(lán)牙3.0的數(shù)據(jù)傳輸速率是藍(lán)牙2.0的八倍，資料的傳輸非?？焖?，其功耗也更低。因?yàn)樗{(lán)牙3.0采用了一種全新的交替射頻技術(shù),允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確的射頻。藍(lán)牙4的發(fā)布,最大的意義在于低功耗，有效覆蓋范圍從之前的10米擴(kuò)大到了100米，還增強(qiáng)了隱私的保護(hù)。大量的手機(jī)和平板電腦都采用了藍(lán)牙4的功能。美國(guó)時(shí)間2016年6月16日,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Special Interest Group,SIG)正式推出了第五代藍(lán)牙技術(shù),藍(lán)牙5.0標(biāo)準(zhǔn)比藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)不僅在通信速度上提升了2倍,通信距離擴(kuò)大了4倍，通信容量增大了8倍，還優(yōu)化了Io T物聯(lián)網(wǎng)底層功能。這為物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信提供了一個(gè)低功耗高效率的解決方案,進(jìn)一步推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3 常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)

3.1 Zig Bee

Zig Bee是一種短距離、低功耗、低速率、低復(fù)雜度、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議是Zig Bee的基礎(chǔ)，Zig Bee在該基礎(chǔ)上定義了應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層，大大降低了無(wú)線通信的功耗，延長(zhǎng)了電池的使用壽命，電池工作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)2年。但相較于藍(lán)牙5.0其傳輸距離較短。

3.2 WIFI

WIFI是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)，最大的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度高，可達(dá)到11Mbps，且其有效距離也較長(zhǎng)。由于它傳輸速度快、組網(wǎng)靈活、成本較低，符合社會(huì)信息化的需求，被廣泛應(yīng)用于生活中。但WIFI的無(wú)線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)的安全性能比藍(lán)牙差一些，而且其功耗很大。

3.3 NB-Io T

NB-Io T是一種廣覆蓋、低功耗、大連接、低成本的廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。其移動(dòng)性能不強(qiáng)，更加適合靜止的場(chǎng)景。比如采集水、電、氣等的數(shù)據(jù)。

4 物聯(lián)網(wǎng)中的藍(lán)牙5.0

當(dāng)前,物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域發(fā)展的非常迅速，競(jìng)爭(zhēng)也相當(dāng)激烈,低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy,簡(jiǎn)稱(chēng)BLE)技術(shù)已成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先的通信標(biāo)準(zhǔn)之一,但相對(duì)于其他標(biāo)準(zhǔn)而言,藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并不突出。最近新發(fā)布的藍(lán)牙5.0在低功耗藍(lán)牙的基礎(chǔ)增加了很多新的特性,由于這些新的特性,藍(lán)牙5.0很有可能成為物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信的最終標(biāo)準(zhǔn)。

新一代的藍(lán)牙5.0最大的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是通信速度提高了一倍,這意味著其功耗也減小了一半。在很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,其實(shí)對(duì)通信速度的要求并不是很高,但是功耗是一個(gè)大問(wèn)題。因?yàn)榇蠖鄶?shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并不需要傳送流媒體,比如可穿戴產(chǎn)品，這就是很典型的代表。以運(yùn)動(dòng)手環(huán)為例,一款手環(huán)是否成功的關(guān)鍵因素就是其續(xù)航時(shí)間。藍(lán)牙5.0將通信速度提高了一倍,那么其通信時(shí)間減少了將近原來(lái)的一半,這就相當(dāng)于把功耗降低到接近原來(lái)的一半。功耗的減半也就意味著續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)了一倍,所以藍(lán)牙5.0對(duì)于可穿戴產(chǎn)品來(lái)說(shuō)有很大的益處。

藍(lán)牙5標(biāo)準(zhǔn)廣播包的數(shù)據(jù)承載量是藍(lán)牙4.2的8倍，這使得藍(lán)牙設(shè)備的交互方式發(fā)生重大改變。藍(lán)牙5.0提高通信容量以后，設(shè)備之間在無(wú)線傳輸之前不再需要安裝任何程序，也不再需要事先進(jìn)行配對(duì)等操作，實(shí)現(xiàn)了即用即連。這使藍(lán)牙設(shè)備具備無(wú)連接傳輸能力，與WIFI技術(shù)聯(lián)手提供更精準(zhǔn)的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)，其精度達(dá)到1 m的定位,從而有效擴(kuò)展了藍(lán)牙5.0的應(yīng)用價(jià)值。

藍(lán)牙5.0的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其通信距離增長(zhǎng)了4倍，這就意味著藍(lán)牙在智能家居市場(chǎng)較WIFI已經(jīng)不再是處于劣勢(shì)，將占有一席之地。對(duì)于藍(lán)牙鍵鼠和可穿戴產(chǎn)品,通信距離的增長(zhǎng)也是一大優(yōu)勢(shì)，用戶不再擔(dān)心由于距離變遠(yuǎn)而掉線。此外，藍(lán)牙5.0的功耗相較于WIFI更低，所以藍(lán)牙在智能家居領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)就非常明顯了。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于日益普及的物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō),藍(lán)牙5.0的高速率、低功耗、深覆蓋、大容量等特性發(fā)揮著重要作用。特別是藍(lán)牙5.0實(shí)現(xiàn)了極低的待機(jī)與運(yùn)行功耗,這使得藍(lán)牙設(shè)備使用一粒紐扣電池就能運(yùn)行數(shù)年,并且在最大限度上滿足了設(shè)備對(duì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定的要求。相較于其他近距離無(wú)線通信突顯了更多的優(yōu)勢(shì)。由此可以預(yù)見(jiàn),藍(lán)牙5必將會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛的應(yīng)用，將占據(jù)更多的市場(chǎng)份額。