黃東香,孫華

(西華大學(xué)(機械工程學(xué)院)，四川 成都 610039)

1 物聯(lián)網(wǎng)的簡介

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

2 藍牙技術(shù)的發(fā)展簡史

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

1999.7.26誕生了第一個正式版本是藍牙1.0A,因為是早期設(shè)計，還存在很多的不足，經(jīng)過不斷的改進，在2001年推出了藍牙1.1，形成了藍牙1.1標準，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年推出了藍牙2,其傳輸速率達到了1.8-2.1Mbps,開始支持雙工模式，并實現(xiàn)了簡易安全的配對。藍牙3.0的數(shù)據(jù)傳輸速率是藍牙2.0的八倍，資料的傳輸非?？焖伲涔囊哺?。因為藍牙3.0采用了一種全新的交替射頻技術(shù),允許藍牙協(xié)議棧針對任一任務(wù)動態(tài)地選擇正確的射頻。藍牙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米擴大到了100米，還增強了隱私的保護。大量的手機和平板電腦都采用了藍牙4的功能。美國時間2016年6月16日,藍牙技術(shù)聯(lián)盟(Special Interest Group,SIG)正式推出了第五代藍牙技術(shù),藍牙5.0標準比藍牙4.2標準不僅在通信速度上提升了2倍,通信距離擴大了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)無線通信提供了一個低功耗高效率的解決方案,進一步推動了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

3 常見的物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)

3.1 Zig Bee

Zig Bee是一種短距離、低功耗、低速率、低復(fù)雜度、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(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，大大降低了無線通信的功耗，延長了電池的使用壽命，電池工作時間可以長達2年。但相較于藍牙5.0其傳輸距離較短。

3.2 WIFI

WIFI是一種短距離無線通信技術(shù)，最大的優(yōu)點是傳輸速度高，可達到11Mbps，且其有效距離也較長。由于它傳輸速度快、組網(wǎng)靈活、成本較低，符合社會信息化的需求，被廣泛應(yīng)用于生活中。但WIFI的無線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)的安全性能比藍牙差一些，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)。其移動性能不強，更加適合靜止的場景。比如采集水、電、氣等的數(shù)據(jù)。

4 物聯(lián)網(wǎng)中的藍牙5.0

當前,物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域發(fā)展的非常迅速，競爭也相當激烈,低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy,簡稱BLE)技術(shù)已成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先的通信標準之一,但相對于其他標準而言,藍牙技術(shù)的優(yōu)勢并不突出。最近新發(fā)布的藍牙5.0在低功耗藍牙的基礎(chǔ)增加了很多新的特性,由于這些新的特性,藍牙5.0很有可能成為物聯(lián)網(wǎng)無線通信的最終標準。

新一代的藍牙5.0最大的一個優(yōu)勢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,其實對通信速度的要求并不是很高,但是功耗是一個大問題。因為大多數(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。以運動手環(huán)為例,一款手環(huán)是否成功的關(guān)鍵因素就是其續(xù)航時間。藍牙5.0將通信速度提高了一倍,那么其通信時間減少了將近原來的一半,這就相當于把功耗降低到接近原來的一半。功耗的減半也就意味著續(xù)航時間延長了一倍,所以藍牙5.0對于可穿戴產(chǎn)品來說有很大的益處。

藍牙5標準廣播包的數(shù)據(jù)承載量是藍牙4.2的8倍，這使得藍牙設(shè)備的交互方式發(fā)生重大改變。藍牙5.0提高通信容量以后，設(shè)備之間在無線傳輸之前不再需要安裝任何程序，也不再需要事先進行配對等操作，實現(xiàn)了即用即連。這使藍牙設(shè)備具備無連接傳輸能力，與WIFI技術(shù)聯(lián)手提供更精準的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)，其精度達到1 m的定位,從而有效擴展了藍牙5.0的應(yīng)用價值。

藍牙5.0的另一個優(yōu)勢是其通信距離增長了4倍，這就意味著藍牙在智能家居市場較WIFI已經(jīng)不再是處于劣勢，將占有一席之地。對于藍牙鍵鼠和可穿戴產(chǎn)品,通信距離的增長也是一大優(yōu)勢，用戶不再擔心由于距離變遠而掉線。此外，藍牙5.0的功耗相較于WIFI更低，所以藍牙在智能家居領(lǐng)域的優(yōu)勢就非常明顯了。

5 結(jié)語

對于日益普及的物聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴設(shè)備來說,藍牙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。特別是藍牙5.0實現(xiàn)了極低的待機與運行功耗,這使得藍牙設(shè)備使用一粒紐扣電池就能運行數(shù)年,并且在最大限度上滿足了設(shè)備對長時間運行、網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定的要求。相較于其他近距離無線通信突顯了更多的優(yōu)勢。由此可以預(yù)見,藍牙5必將會在物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛的應(yīng)用，將占據(jù)更多的市場份額。