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1、浅度围观 Beacon,“iBeacon”的出现,2013年六月WWDC上，作为iOS 7中最重要的新特性之一，苹果正式对外发布了iBeacon。虽然在发布会上，苹果软件工程副总裁Craig Federighi并未提及iBeacon，而且苹果也没有对外公布这项技术的细节，不过iBeacon的名称还是出现在了WWDC的Keynote上。虽然在随后的新款iPhone发布会上苹果还是没有提到iBeacon。但是国外媒体Gigaom认为iBeacon技术将是苹果未来的重点发展对象之一。,什么是Beacon技术,通过使用低功耗蓝牙技术（Bluetooth Low Energy，也就是通常所说的Bluet
2、ooth 4.0或者Bluetooth Smart），iBeacon基站可以创建一个信号区域，当设备进入该区域时，相应的应用程序便会提示用户是否需要接入这个信号网络。通过能够放置在任何物体中的小型无线传感器和低功耗蓝牙技术，用户便能使用iPhone来传输数据。iBeacon能够为用户提供他们所需要的信息，甚至和NFC技术一样，用户也能通过iBeacon来完成支付。除此之外，每个iBeacon基站内置有加速度计、闪存、ARM架构处理器以及蓝牙模块，而一小块纽扣电池便能为一个iBeacon基站提供长达两年的续航时间。,什么是低功耗蓝牙技术,从名称上可看出，低功耗蓝牙技术的最大特点便在于低功耗，从而
3、能使设备拥有更长的续航时间。不过低功耗蓝牙技术仅支持较低的文件传输速率，因此可以用于可穿戴式智能设备之间的信息传送，但却不能完成像传输音频这样的任务。,Android 4.3后支持,iPhone 4S后支持,Beacon VS NFC,从技术角度讲，更广的信息传输范围是iBeacon相比于NFC最大的优势。对于如今的NFC技术，虽然NFC标签的价格要比NFC芯片便宜得多，但是NFC标签的理论有效距离只有20cm，而最理想的使用距离只有4cm，范围可谓非常之小。同时，手机等移动设备必须搭载NFC芯片才能支持NFC通讯。此外，虽然iBeacon基站要比NFC芯片的价格稍微昂贵一些，但是iBeaco
4、n的信息传输距离可达50m左右，而且如今几乎每部手机都支持蓝牙技术，但却不一定配备有NFC芯片。让我们回到前面的那个例子中去，假设一家店铺的面积为16000平方米左右，而如果每个iBeacon基站的最远传输距离为50m的话，那么可以覆盖的面积大约在2500平方米左右，因此这家店铺只需要购买7个iBeacon基站便能够满足要求。而从Estimote公司给出的价格来看，3个iBeacon基站的预购价格为99美元（约合人民币610元）。需要注意的是，虽然Estimote公司推出的iBeacon基站的最远传输距离为50m，但是他们推荐在10m范围内的使用效果最好。如果按照Estimote公司给出的建议
5、的话，每个iBeacon基站的覆盖范围是100平方米左右，那么总共大约需要花费5000美元左右。而如果使用NFC标签的话，按每个标签10美分（约合人民币0.61元）来计算的话，10万件商品就需要花费10000美元，是使用iBeacon基站的两倍。,苹果：率先开始使用iBeacon技术,2013年12月，苹果开始在全美254家零售店使用iBeacon技术。苹果整合的这项技术能根据当前用户所在的零售店，给用户提供关于产品的通知、活动以及其他信息。,苹果：已提交低功耗蓝牙技术新专利,美国专利及商标局（USPTO）公布了苹果公司申请的一个专利。专利提出了一种间歇性进行网络传输的低功耗蓝牙技术（Blue
6、tooth LE For Intermittent Network Sharing）。该技术为现今的iOS设备提供了一种智能的配对方式。新发明提出的技术与iPhone等设备一贯使用的连接方式不同，创新点在于热点在使用蓝牙或者Wifi进行数据通讯时，不是一直处于连接状态的，而是通过定期从iCloud进行检查，获取通知、信息、新闻、天气等数据的更新，之后断开连接，恢复到低能耗的睡眠模式。低能耗是苹果这个专利的关键。目前的智能腕表，例如三星的Galaxy Gear也是通过蓝牙来进行数据通讯。但是苹果的这个专利在省电方面做得更好，并且无需手动进行设置，用户不必去考虑什么时候该把网络连接激活或者断开。8
7、月时，苹果收购了硅谷一家专门开发低功耗芯片的厂商Passif Semiconductor，这举措极大的加强了苹果在低功耗蓝牙传输上的技术优势。,谷歌：专注于NFC技术,相比于苹果来说，谷歌似乎更专注于NFC技术。而在使用蓝牙技术方面，由于在Android 4.3以前Android系统并不支持低功耗蓝牙技术，因此很多需要使用该技术的应用程序无法推出Android版本。而在一些OEM厂商的建议下，谷歌终于意识到了这个问题，并最终在Android 4.3中加入了对低功耗蓝牙技术的支持。相比之下早在Android 4.0就已经支持NFC技术了。,为什么iBeacon会成为NFC杀手,从技术角度讲，更广
8、的信息传输范围是iBeacon相比于NFC最大的优势。对于如今的NFC技术，虽然NFC标签的价格要比NFC芯片便宜得多，但是NFC标签的理论有效距离只有20cm，而最理想的使用距离只有4cm，范围可谓非常之小。同时，手机等移动设备必须搭载NFC芯片才能支持NFC通讯。此外，虽然iBeacon基站要比NFC芯片的价格稍微昂贵一些，但是iBeacon的信息传输距离可达50m左右，而且如今几乎每部手机都支持蓝牙技术，但却不一定配备有NFC芯片。,VS,为什么使用iBeacon的成本并不昂贵,假设一家店铺的面积为16000平方米左右，而如果每个iBeacon基站的最远传输距离为50m的话，那么可以覆盖
9、的面积大约在2500平方米左右，因此这家店铺只需要购买7个iBeacon基站便能够满足要求。而从Estimote公司给出的价格来看，3个iBeacon基站的预购价格为99美元（约合人民币610元）。需要注意的是，虽然Estimote公司推出的iBeacon基站的最远传输距离为50m，但是他们推荐在10m范围内的使用效果最好。如果按照Estimote公司给出的建议的话，每个iBeacon基站的覆盖范围是100平方米左右，那么总共大约需要花费5000美元左右。而如果使用NFC标签的话，按每个标签10美分（约合人民币0.61元）来计算的话，10万件商品就需要花费10000美元，是使用iBeacon基
10、站的两倍。,基于Beacon的应用,应用于家庭互联化进屋前就自动点亮屋内的灯光；在离开房间后自动关闭暖气；在客厅里观看电影，离开客厅后电影自动暂停，随后在卧室内的电视上从暂停点继续播放。,室内导航在没有无线网、GPS的建筑物内，只通过iBeacon技术也可以实现导航零售商推送不同的商品折扣信息，博物馆导览系统，或在地铁等信号不好的地方推送信息。,身份识别配有iBeacon的手机可以用于身份认证。现在有一款名为“Knock”的应用，已经让可以让用户利用iBeacon技术解锁Mac电脑。,移动支付在今年中期，PayPal推出了一款基于低耗蓝牙技术，名为PayPal Beacon的支付功能。这项技术
11、和iBeacon的技术原理一样。苹果暂未开发此功能。,Estimote,Estimote生产一种名为Beacon的硬件设备，Beacon能让消费者在零售店内用智能手机进行互动。Beacon采用苹果的ibeacon技术来做位置服务。Beacon通过硬件，用空间感应技术来设定了一种独特的数据聚集和零钱找换系统，并且这个服务还与互联网相连，产生更多的信息和数据服务。Estimote的创始人Jakub Krzych表示，Beacon能创造极强的AR(现实增强)。Beacon的原理是对智能手机提供特定场所的小范围广播，范围从2英尺到50米远。Beacon能根据消费者到店时间，与产品的距离等信息推送不同反
12、应，甚至精确的捕捉试穿和触摸产品等动作。Beacon越多，体验就越丰富，一般来说十个左右的Beacon就能为一家商店提供优质的体验。业内人士普遍认为，ibeacon技术是苹果用来与NFC相对抗的近距离传感技术。根基于苹果ibeacon技术的Beacon，已经出现了物理世界操作系统的雏形。12月11日消息，Estimote获得来自Innovation Endeavors、Betaworks、Bessemer Venture Partners、Birchmere Ventures、Valiant Capital Partners等公司的310万种子投资。他们已经在今年9月推出了名为Beacon的i
13、Beacon设备。创始人波兰计算机科学家Jakub Krzych表示，现在每周有上千个Beacon被销往世界各地，并有超过一万个开发者正试图为Beacon开发应用。,高通Gimbal,据科技资讯公司TechMediaNetwork报道，高通日前推出了叫板iBeacon的“Gimbal”平台，它能利用Bluetooth Smart蓝牙技术向店内顾客推送基于其具体位置的通知消息。高通的Gimbal的技术原理与苹果的iBeacon基本相同，而高通同时也提供了两种蓝牙无线热点装置。第一种名为Gimbal Proximity Beacon Series 10，体积与硬币相仿，使用CR2032纽扣电池供电
14、，续航时间为三个月，每秒能够发送两次数据包并检测周围环境温度。第二种名为Gimbal Proximity Beacon Series 20，体积比普通扑克牌稍大，依靠AA电池供电，续航时间长达一年，每秒可以发送十次数据包，而且兼具防水特性，比较适合在室外使用。两款蓝牙无线热点装置的定位精度可达0.3米左右，单个Series 10和Series 20的售价分别为5美元和10美元（约合人民币30.6元和61.2元）。,国内：iBeacon基站产品,厂家还不是很多，互相之间有抄袭情况，目前淘宝上有少数几个卖家。,讨论：给我们的思考,应用平台,进入店铺,带有iBeacon应用的消费者,店铺,预设好iB
15、eacon基站,进入基站范围内，触发与服务器的交互并获取相关服务,应用关键在于手机应用与平台的设计，可考虑信息获取、室内导航等应用。可考虑大型商场、展览馆等。,Ibeacon简单应用应用基础,BLE 已经是智能手机的标配，无论是 iOS，Android，还是Windows，黑莓。以Nordic、德州仪器 TI、博通、CRS、创杰等为代表芯片厂商均已发布支持 iBeacon 的蓝牙芯片。而且以各种芯片为核心，Ibeacon研发团队在此基础上，以苹果的Ibeacon协议为标准开发了自己的产品，其中国外的以Estimote、Kontakt、GE等，国内以Bright Beacon、April Bea
16、con、Drop Beacon、SENSORO等。其中有以Estimote、SENSORO等研发团队采用Nordic NFR51822，而以April Beacon为代表的研发团队采用TI CC254X系列芯片。接下来将对芯片作简要介绍，并对相关产品作简要介绍。,BLE架构核心芯片简介,Nordic nRF51822：nRF51822 是功能强大、高灵活性的多协议 SoC，基于配备 256kB flash+16kB RAM 的 32 位 ARM Cortex M0 CPU 而构建。其还具备丰富的模拟和数字周边产品，可以在无需 CPU 参与的情况下通过可编程周边产品互联（PPI）系统进行互动。其
17、支持 S110 蓝牙低功耗协议堆栈及 2.4GHz 协议堆栈（包括 Gazell），这两种协议堆栈在软件开发套件中均免费提供，用于最大化能源效率应用和代码简化的 PPI 系统具备对每个周边产品进行自动能源管理的灵活能源管理系统用于模拟和数字 I/O 的可配置 I/O 映射，灵活的 31 引脚 GPIO 映射方案可使 I/O（例如串行接口、PWM 和正弦解调器）根据 PCB 需求指示映射到任何设备引脚。这可实现完全的设计灵活性及引脚位置和功能。应用：PC 周边产品，消费电子（CE）遥控器，邻近/警报传感器，运动、健身和医疗保健传感器，智能 RF 标记，智能家用设备，工业和商用传感器。典型案例：n
18、RFready Smart Remote 2,BLE架构核心芯片简介,TI CC2540：德州仪器的CC2540是一个真正的系统单晶片解决方案，结合德州仪器的协定堆叠、轮廓软体及应用支援，CC2540成为市场上最具有弹性及成本效益的单模式低功率蓝牙解决方案。CC2540结合一个优异的无线射频传送接收器及一个工业标准的加强型8051微控制器，它包括连接类比及数位感应器的周边，内建可程式的快闪记忆体，精确的无线射频讯号强度指示，全速USB 2.0界面，内建AES-128加密引擎。应用：2.4G 低功耗蓝牙系统,移动配件,运动和健身设备,消费电子,人机接口器件,USB 软件狗,健康和医疗典型案例:便
19、携式医疗仪器,BLE架构核心芯片简介,CSR公司是目前最大的蓝牙芯片的全球供应商，大约占有50%的市场份额，同时也提供WiFi和VoIP解决方案。主要侧重于蓝牙耳机市场。BC6130是一款超低功耗，低成本，适用于入门级的单声道蓝牙耳机解决方案。它还具有可编程的音频提示，可用于帮助指导用户进行配对或定制音频铃声。现已被美国高通公司收购。,BLE协议栈及接口,BLE协议栈及接口,蓝牙协议接口：蓝牙规范包括核心协议（Core）与应用框架（Profiles）两个文件。协议规范部分定义了蓝牙的各层通信协议，应用框架指出了如何采用这些协议实现具体的应用产品。蓝牙的技术规范除了包括蓝牙的应用模型外，还包括有
20、很重要的高层协议栈部分。在实现蓝牙的时候，一般是将蓝牙分成两部分耒考虑的（如上图所示），其一,是硬件实现部分，它位于HCI的下面,亦即上面提到的底层硬件模块；其二是软件实现部分。软件实现部分位于HCI的上面,包括了蓝牙协议栈上层的L2CAP、RFCOMM、SDP和TCS以及蓝牙的一些应用。如右图所示：蓝牙高层协议栈的主要目标是支持确定目标的用户模型；支持多种硬件平台；具有良好的用户使用接口，能够使用传统的应用，在可能的情况下使用现 有的协议；最小的源码数量；最大的重用；具有可维护性,BLE协议栈及接口,蓝牙高层协议栈在实现操作系统独立性时使用了虚拟操作系统（VOS）的概念，在操作系统和协议之间
21、设计了一个虚拟操作系统接口，把蓝牙主机栈直接用到很多嵌入式实时操作系统中，同时亦可用到标准的操作系统中,而这些移植和使用都不需要改变协议栈的源码，这样，既提高了效率又在一定程度上保证了不同技术和设备的互操作性；为了实现硬件的独立性，蓝牙协议栈在HCI层以下附加了一个串行接口层，实现到不同HCI接口的映射；为了利用传统的应用，以及便于使更多的用户能够开发基于蓝牙的应用，蓝牙协议栈提供了蓝牙应用程序接口（API）；为了管理和配置协议栈的各个层次，在蓝牙协议栈软件中附加了一个协议栈的管理模块。这样蓝牙协议栈在上述几个方面都实现了有效的隔离，消除了对外部环境的依赖性，用户不再需要对蓝牙协议栈的源码进行
22、任何改变，用户只需通过简单的编译和链接就可以集成进最新的蓝牙主机栈,BLE协议栈及接口,蓝牙的高层协议栈通常设计成一个软件部件，而运行在主机设备上，所以，有时又称为主机栈。它的结构如左图所示。它主要是由高层协议模块、硬件支持模块、协议管理器模块、剖面接口模块等组成。高层协议模块主要由服务发现协议(SDP)、射频通信协议(RFCOMM)、逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)、电话控制规范(TCS)、服务发现应用程序规范(SDAP)、对象交换协议(OBEX)以及串行应用 规范(SPP)组成。硬件支持模块主要是由主机控制接口（HCI）组成；协议管理器模块的主要作用是负责对蓝牙协议栈根据使用环境进行配置，根据不同的操作系统和用户模型选用不同的配置方案；剖面接口模块是由对象上载应用规范（OPP）、文件传输协议（FTP）等。,IBEACON的技术应用,随着Ibeacon技术应用的兴起，众多的研发团队加入其中。不同的团队带来不同的技术开发思路和设备架构。Ibeacon技术应用的领先开发团队Estimote的室内定位采用了惯性导航+RSSI指纹的技术，其中前者定位可以精确到1米，后者主要用来解决来实时纠正惯性导航的位置。Ibeacon技术在架构上以Bright Beacon为例则采用如下的架构模式：,
