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蓝牙V4.1:开发人员须知道哪些事

Jay Tyzzer?? EDNC编译?? 2014年11月19日 ?? 收藏3
在2010年首次作为蓝牙核心规范v4.0(蓝牙v4.0)的一部分发布之后一直很低调的蓝牙Smart(以前称为蓝牙低能耗)如今已经成为头条新闻。

目前具有蓝牙Smart功能的产品,包括苹果设备和大多数安卓移动设备,都标配了蓝牙v4.0/v4.1芯片。这些芯片除了可以实现“经典”蓝牙技术可以完成的所有功能外,还能与钮扣电池供电的外设和产品(如智能手表)中越来越普及的蓝牙Smart芯片进行通信。

在今后几年中,智能手机和平板电脑的销量预计会猛增。比如市场分析公司Statista Research就预计,到2020年全球移动设备的出货量总计将达61亿台。分析公司IHS稍微保守一点,但其预测值仍然是个大数目。据IHS公司估计,到2013年底智能手机保有量为19.19亿部,并且在今后5年中将增加到50.82亿部。鉴于蓝牙技术与智能手机和平板电脑的密切关系,那些致力于开发“应用配件”的公司数量以及连接每部智能手机的蓝牙Smart设备数量将铁定飞速增长。

图1:将外设产品(比如这些Scalextric槽轨车)与具备蓝牙Smart的智能手机上的软件应用搭配在一起的应用配件(Scalextric提供)。
图1:将外设产品(比如这些Scalextric槽轨车)与具备蓝牙Smart的智能手机上的软件应用搭配在一起的应用配件(Scalextric提供)。

应用配件可以将诸如健身传感器或玩具等外设产品与具有蓝牙Smart功能的智能手机、平板电脑或台式机上的应用软件搭配在一起。这些应用配件通常采用钮扣电池等小型电池供电,并利用超低功耗(ULP)的蓝牙Smart芯片将它们的数据发送给移动设备。主设备的应用软件随即对这些数据进行分析和显示。许多应用还能方便地通过社交媒体分享这些信息。

不过现在除了其它一些有用的新功能外,最新版本的蓝牙技术——蓝牙v4.1还引入了有助于构建技术基础的新功能,最终允许蓝牙Smart设备直接连接互联网——无需再依赖智能手机或平板电脑的运算能力。(移动产品(或其它与互联网连接的产品,如Wi-Fi路由器)仍然可作为数据转发设备,而用于分析、操作和共享信息的功能越来越强大的软件将位于云端)。

但蓝牙v4.1仍然无法通过直接互联网连接实现蓝牙兴趣小组(SIG)想要扩展蓝牙技术覆盖范围的雄心壮志。蓝牙专门兴趣小组的这个战略将鼓励一种全新的产品并开创出新的市场领域,这个领域有可能使应用配件也望尘莫及。

基于IP的蓝牙技术基础

从开发者的角度看,蓝牙v4.1提供了比以前版本更好的诸多优势。其中的关键是更好地统一了完全不同的使用案例,包括了以这种技术悠久的流媒体模式、超低功耗操作模式(使用符合规范的低能量核心配置的技术)以及连接互联网协议(IP)的操作模式为代表的用例。

开发人员可能会想到蓝牙v4.1引入的一个最重要功能,即允许像智能手机那样的设备同时用作蓝牙Smart集中器和蓝牙Smart外设的拓扑功能。采用符合新规范设计的设备将天生具有这样的能力:将来自传感器或智能手表的数据传送给智能手机,然后有PC的话再传送到PC机上。

另外一种功能可以给开发人员提供更大的自由,即建立“发散网”的能力。以前蓝牙通信是通过创建微网(piconet)实现的。但它的地址空间只有3位,因此限制了一个微网最多只能有8台设备——1台集中器加7台外设——随着采用这种技术的设备数量的增加,微网限制了蓝牙技术的发挥。现在,一台设备既可以用作集中器,又可以用作外设身份,因此允许一个集中器与多于8台的设备进行通信。

对开发人员来说另外一个重要的变化是在保持通信会话方面提供了更大的灵活性。在使用蓝牙v4.0时,从一个蓝牙Smart设备到一个蓝牙Smart就绪设备的连接“通知”之间的间隔是固定的。遗憾的是,这意味着当一个活动设备(如健身监视器)与集中器是分开的话,连接可能很快被放弃,必须人工复位。从蓝牙v4.1开始,开发人员在设置连接通知之间的间隔时考虑到了对他或她的终端产品来说任何可能的使用情形。

然而,这个版本的蓝牙技术最显著的改进也许是通过在逻辑链路控制与自适应协议(L2CAP)中实现面向连接的通道而为IP连接操作打下了基础(最终将实现与互联网的直接通信)。虽然L2CAP已经是蓝牙v4.0的一部分,但直到最新版本的蓝牙发布才使得蓝牙Smart和蓝牙Smart就绪设备可以提供面向L2CAP连接的通道。

在面向连接的通道中是建立专用通道的能力。专用通道具有与它们关联的固定数值。面向连接的通道和专用通道都是互联网协议版本6(IPv6)的基本要求。IPv6是通信协议的最新版本,不仅为网络上的电脑提供身份和位置系统,还能通过互联网实现业务路由,被宣传为适合“物联网(IoT)”使用的基础性协议。

另外,蓝牙v4.1支持更长的数据包,即人们熟知的长最大传输单元(MTU)。支持更长的数据包对于在蓝牙Smart链路上承载IP包数据来说至关重要。

需要着重指出的是,仍有许多技术障碍需要克服,在蓝牙Smart设备能够与互联网直接通信之前蓝牙技术还会有多次修订。但借用蓝牙专门兴趣小组自己的话说,“[蓝牙v4.1中实现的用于通信的专用通道]是未来在传感器级别支持IPv6的基础。”

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蓝牙? 蓝牙Smart? 物联网? L2CAP?

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