Beacon簡(jiǎn)介及簡(jiǎn)單應(yīng)用.ppt

1、淺度圍觀 Beacon,“iBeacon”的出現(xiàn),2013年六月WWDC上，作為iOS 7中最重要的新特性之一，蘋果正式對(duì)外發(fā)布了iBeacon。雖然在發(fā)布會(huì)上，蘋果軟件工程副總裁Craig Federighi并未提及iBeacon，而且蘋果也沒有對(duì)外公布這項(xiàng)技術(shù)的細(xì)節(jié)，不過iBeacon的名稱還是出現(xiàn)在了WWDC的Keynote上。 雖然在隨后的新款iPhone發(fā)布會(huì)上蘋果還是沒有提到iBeacon。但是國(guó)外媒體Gigaom認(rèn)為iBeacon技術(shù)將是蘋果未來的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象之一。,什么是Beacon技術(shù),通過使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth Low Energy，也就是通常所說的Blue

2、tooth 4.0或者Bluetooth Smart），iBeacon基站可以創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)區(qū)域，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，相應(yīng)的應(yīng)用程序便會(huì)提示用戶是否需要接入這個(gè)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。通過能夠放置在任何物體中的小型無線傳感器和低功耗藍(lán)牙技術(shù)，用戶便能使用iPhone來傳輸數(shù)據(jù)。 iBeacon能夠?yàn)橛脩籼峁┧麄兯枰男畔ⅲ踔梁蚇FC技術(shù)一樣，用戶也能通過iBeacon來完成支付。除此之外，每個(gè)iBeacon基站內(nèi)置有加速度計(jì)、閃存、ARM架構(gòu)處理器以及藍(lán)牙模塊，而一小塊紐扣電池便能為一個(gè)iBeacon基站提供長(zhǎng)達(dá)兩年的續(xù)航時(shí)間。,什么是低功耗藍(lán)牙技術(shù),從名稱上可看出，低功耗藍(lán)牙技術(shù)的最大特點(diǎn)便在于低功耗，

3、從而能使設(shè)備擁有更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。不過低功耗藍(lán)牙技術(shù)僅支持較低的文件傳輸速率，因此可以用于可穿戴式智能設(shè)備之間的信息傳送，但卻不能完成像傳輸音頻這樣的任務(wù)。,Android 4.3后支持,iPhone 4S后支持,Beacon VS NFC,從技術(shù)角度講，更廣的信息傳輸范圍是iBeacon相比于NFC最大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于如今的NFC技術(shù)，雖然NFC標(biāo)簽的價(jià)格要比NFC芯片便宜得多，但是NFC標(biāo)簽的理論有效距離只有20cm，而最理想的使用距離只有4cm，范圍可謂非常之小。同時(shí)，手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備必須搭載NFC芯片才能支持NFC通訊。此外，雖然iBeacon基站要比NFC芯片的價(jià)格稍微昂貴一些，但是iBea

4、con的信息傳輸距離可達(dá)50m左右，而且如今幾乎每部手機(jī)都支持藍(lán)牙技術(shù)，但卻不一定配備有NFC芯片。讓我們回到前面的那個(gè)例子中去，假設(shè)一家店鋪的面積為16000平方米左右，而如果每個(gè)iBeacon基站的最遠(yuǎn)傳輸距離為50m的話，那么可以覆蓋的面積大約在2500平方米左右，因此這家店鋪只需要購(gòu)買7個(gè)iBeacon基站便能夠滿足要求。而從Estimote公司給出的價(jià)格來看，3個(gè)iBeacon基站的預(yù)購(gòu)價(jià)格為99美元（約合人民幣610元）。需要注意的是，雖然Estimote公司推出的iBeacon基站的最遠(yuǎn)傳輸距離為50m，但是他們推薦在10m范圍內(nèi)的使用效果最好。如果按照Estimote公司給出的

5、建議的話，每個(gè)iBeacon基站的覆蓋范圍是100平方米左右，那么總共大約需要花費(fèi)5000美元左右。而如果使用NFC標(biāo)簽的話，按每個(gè)標(biāo)簽10美分（約合人民幣0.61元）來計(jì)算的話，10萬件商品就需要花費(fèi)10000美元，是使用iBeacon基站的兩倍。,蘋果：率先開始使用iBeacon技術(shù),2013年12月，蘋果開始在全美254家零售店使用iBeacon技術(shù)。蘋果整合的這項(xiàng)技術(shù)能根據(jù)當(dāng)前用戶所在的零售店，給用戶提供關(guān)于產(chǎn)品的通知、活動(dòng)以及其他信息。,蘋果：已提交低功耗藍(lán)牙技術(shù)新專利,美國(guó)專利及商標(biāo)局（USPTO）公布了蘋果公司申請(qǐng)的一個(gè)專利。專利提出了一種間歇性進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡凸乃{(lán)牙技術(shù)（Bl

6、uetooth LE For Intermittent Network Sharing）。該技術(shù)為現(xiàn)今的iOS設(shè)備提供了一種智能的配對(duì)方式。 新發(fā)明提出的技術(shù)與iPhone等設(shè)備一貫使用的連接方式不同，創(chuàng)新點(diǎn)在于熱點(diǎn)在使用藍(lán)牙或者Wifi進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，不是一直處于連接狀態(tài)的，而是通過定期從iCloud進(jìn)行檢查，獲取通知、信息、新聞、天氣等數(shù)據(jù)的更新，之后斷開連接，恢復(fù)到低能耗的睡眠模式。 低能耗是蘋果這個(gè)專利的關(guān)鍵。 目前的智能腕表，例如三星的Galaxy Gear也是通過藍(lán)牙來進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。但是蘋果的這個(gè)專利在省電方面做得更好，并且無需手動(dòng)進(jìn)行設(shè)置，用戶不必去考慮什么時(shí)候該把網(wǎng)絡(luò)連接激活或

7、者斷開。8月時(shí)，蘋果收購(gòu)了硅谷一家專門開發(fā)低功耗芯片的廠商Passif Semiconductor，這舉措極大的加強(qiáng)了蘋果在低功耗藍(lán)牙傳輸上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。,谷歌：專注于NFC技術(shù),相比于蘋果來說，谷歌似乎更專注于NFC技術(shù)。而在使用藍(lán)牙技術(shù)方面，由于在Android 4.3以前Android系統(tǒng)并不支持低功耗藍(lán)牙技術(shù)，因此很多需要使用該技術(shù)的應(yīng)用程序無法推出Android版本。而在一些OEM廠商的建議下，谷歌終于意識(shí)到了這個(gè)問題，并最終在Android 4.3中加入了對(duì)低功耗藍(lán)牙技術(shù)的支持。相比之下早在Android 4.0就已經(jīng)支持NFC技術(shù)了。,為什么iBeacon會(huì)成為NFC殺手,從技術(shù)角

8、度講，更廣的信息傳輸范圍是iBeacon相比于NFC最大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于如今的NFC技術(shù)，雖然NFC標(biāo)簽的價(jià)格要比NFC芯片便宜得多，但是NFC標(biāo)簽的理論有效距離只有20cm，而最理想的使用距離只有4cm，范圍可謂非常之小。同時(shí)，手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備必須搭載NFC芯片才能支持NFC通訊。此外，雖然iBeacon基站要比NFC芯片的價(jià)格稍微昂貴一些，但是iBeacon的信息傳輸距離可達(dá)50m左右，而且如今幾乎每部手機(jī)都支持藍(lán)牙技術(shù)，但卻不一定配備有NFC芯片。,VS,為什么使用iBeacon的成本并不昂貴,假設(shè)一家店鋪的面積為16000平方米左右，而如果每個(gè)iBeacon基站的最遠(yuǎn)傳輸距離為50m的話，那

9、么可以覆蓋的面積大約在2500平方米左右，因此這家店鋪只需要購(gòu)買7個(gè)iBeacon基站便能夠滿足要求。 而從Estimote公司給出的價(jià)格來看，3個(gè)iBeacon基站的預(yù)購(gòu)價(jià)格為99美元（約合人民幣610元）。需要注意的是，雖然Estimote公司推出的iBeacon基站的最遠(yuǎn)傳輸距離為50m，但是他們推薦在10m范圍內(nèi)的使用效果最好。如果按照Estimote公司給出的建議的話，每個(gè)iBeacon基站的覆蓋范圍是100平方米左右，那么總共大約需要花費(fèi)5000美元左右。而如果使用NFC標(biāo)簽的話，按每個(gè)標(biāo)簽10美分（約合人民幣0.61元）來計(jì)算的話，10萬件商品就需要花費(fèi)10000美元，是使用iB

10、eacon基站的兩倍。,基于Beacon的應(yīng)用,應(yīng)用于家庭互聯(lián)化 進(jìn)屋前就自動(dòng)點(diǎn)亮屋內(nèi)的燈光；在離開房間后自動(dòng)關(guān)閉暖氣；在客廳里觀看電影，離開客廳后電影自動(dòng)暫停，隨后在臥室內(nèi)的電視上從暫停點(diǎn)繼續(xù)播放。,室內(nèi)導(dǎo)航 在沒有無線網(wǎng)、GPS的建筑物內(nèi)，只通過iBeacon技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航零售商推送不同的商品折扣信息，博物館導(dǎo)覽系統(tǒng)，或在地鐵等信號(hào)不好的地方推送信息。,身份識(shí)別 配有iBeacon的手機(jī)可以用于身份認(rèn)證?，F(xiàn)在有一款名為“Knock”的應(yīng)用，已經(jīng)讓可以讓用戶利用iBeacon技術(shù)解鎖Mac電腦。,移動(dòng)支付 在今年中期，PayPal推出了一款基于低耗藍(lán)牙技術(shù)，名為PayPal Beacon

11、的支付功能。這項(xiàng)技術(shù)和iBeacon的技術(shù)原理一樣。蘋果暫未開發(fā)此功能。,Estimote,Estimote生產(chǎn)一種名為Beacon的硬件設(shè)備，Beacon能讓消費(fèi)者在零售店內(nèi)用智能手機(jī)進(jìn)行互動(dòng)。Beacon采用蘋果的ibeacon技術(shù)來做位置服務(wù)。Beacon通過硬件，用空間感應(yīng)技術(shù)來設(shè)定了一種獨(dú)特的數(shù)據(jù)聚集和零錢找換系統(tǒng)，并且這個(gè)服務(wù)還與互聯(lián)網(wǎng)相連，產(chǎn)生更多的信息和數(shù)據(jù)服務(wù)。 Estimote的創(chuàng)始人Jakub Krzych表示，Beacon能創(chuàng)造極強(qiáng)的AR(現(xiàn)實(shí)增強(qiáng))。Beacon的原理是對(duì)智能手機(jī)提供特定場(chǎng)所的小范圍廣播，范圍從2英尺到50米遠(yuǎn)。Beacon能根據(jù)消費(fèi)者到店時(shí)間，與產(chǎn)品

12、的距離等信息推送不同反應(yīng)，甚至精確的捕捉試穿和觸摸產(chǎn)品等動(dòng)作。Beacon越多，體驗(yàn)就越豐富，一般來說十個(gè)左右的Beacon就能為一家商店提供優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。 業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，ibeacon技術(shù)是蘋果用來與NFC相對(duì)抗的近距離傳感技術(shù)。根基于蘋果ibeacon技術(shù)的Beacon，已經(jīng)出現(xiàn)了物理世界操作系統(tǒng)的雛形。 12月11日消息，Estimote獲得來自Innovation Endeavors、Betaworks、Bessemer Venture Partners、Birchmere Ventures、Valiant Capital Partners等公司的310萬種子投資。他們已經(jīng)在今年9月

13、推出了名為Beacon的iBeacon設(shè)備。創(chuàng)始人波蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家Jakub Krzych表示，現(xiàn)在每周有上千個(gè)Beacon被銷往世界各地，并有超過一萬個(gè)開發(fā)者正試圖為Beacon開發(fā)應(yīng)用。,高通Gimbal,據(jù)科技資訊公司TechMediaNetwork報(bào)道，高通日前推出了叫板iBeacon的“Gimbal”平臺(tái)，它能利用Bluetooth Smart藍(lán)牙技術(shù)向店內(nèi)顧客推送基于其具體位置的通知消息。 高通的Gimbal的技術(shù)原理與蘋果的iBeacon基本相同，而高通同時(shí)也提供了兩種藍(lán)牙無線熱點(diǎn)裝置。第一種名為Gimbal Proximity Beacon Series 10，體積與硬幣相仿，

14、使用CR2032紐扣電池供電，續(xù)航時(shí)間為三個(gè)月，每秒能夠發(fā)送兩次數(shù)據(jù)包并檢測(cè)周圍環(huán)境溫度。第二種名為Gimbal Proximity Beacon Series 20，體積比普通撲克牌稍大，依靠AA電池供電，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一年，每秒可以發(fā)送十次數(shù)據(jù)包，而且兼具防水特性，比較適合在室外使用。 兩款藍(lán)牙無線熱點(diǎn)裝置的定位精度可達(dá)0.3米左右，單個(gè)Series 10和Series 20的售價(jià)分別為5美元和10美元（約合人民幣30.6元和61.2元）。,國(guó)內(nèi)：iBeacon基站產(chǎn)品,廠家還不是很多，互相之間有抄襲情況，目前淘寶上有少數(shù)幾個(gè)賣家。,討論：給我們的思考,應(yīng)用平臺(tái),進(jìn)入店鋪,帶有iBeacon

15、 應(yīng)用的消費(fèi)者,店鋪,預(yù)設(shè)好iBeacon基站,進(jìn)入基站范圍內(nèi)，觸發(fā)與服務(wù)器的交互并獲取相關(guān)服務(wù),應(yīng)用關(guān)鍵在于手機(jī)應(yīng)用與平臺(tái)的設(shè)計(jì)，可考慮信息獲取、室內(nèi)導(dǎo)航等應(yīng)用?？煽紤]大型商場(chǎng)、展覽館等。,Ibeacon簡(jiǎn)單應(yīng)用應(yīng)用基礎(chǔ),BLE 已經(jīng)是智能手機(jī)的標(biāo)配，無論是 iOS，Android，還是Windows，黑莓。 以Nordic 、德州儀器 TI 、博通、CRS、創(chuàng)杰等為代表芯片廠商均已發(fā)布支持 iBeacon 的藍(lán)牙芯片。而且以各種芯片為核心，Ibeacon研發(fā)團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上，以蘋果的Ibeacon協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)了自己的產(chǎn)品，其中國(guó)外的以Estimote、Kontakt、GE等，國(guó)內(nèi)以Brig

16、ht Beacon、April Beacon、Drop Beacon、 SENSORO等。其中有以Estimote、SENSORO等研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用Nordic NFR51822，而以April Beacon為代表的研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用TI CC254X系列芯片。接下來將對(duì)芯片作簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)相關(guān)產(chǎn)品作簡(jiǎn)要介紹。,BLE架構(gòu)核心芯片簡(jiǎn)介,Nordic nRF51822： nRF51822 是功能強(qiáng)大、高靈活性的多協(xié)議 SoC，基于配備 256kB flash + 16kB RAM 的 32 位 ARM Cortex M0 CPU 而構(gòu)建。 其還具備豐富的模擬和數(shù)字周邊產(chǎn)品，可以在無需 CPU 參與的情況下

17、通過可編程周邊產(chǎn)品互聯(lián) （PPI） 系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)。其支持 S110 藍(lán)牙低功耗協(xié)議堆棧及 2.4GHz 協(xié)議堆棧（包括 Gazell），這兩種協(xié)議堆棧在軟件開發(fā)套件中均免費(fèi)提供，用于最大化能源效率應(yīng)用和代碼簡(jiǎn)化的 PPI 系統(tǒng)具備對(duì)每個(gè)周邊產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)能源管理的靈活能源管理系統(tǒng)用于模擬和數(shù)字 I/O 的可配置 I/O 映射， 靈活的 31 引腳 GPIO 映射方案可使 I/O（例如串行接口、PWM 和正弦解調(diào)器）根據(jù) PCB 需求指示映射到任何設(shè)備引腳。 這可實(shí)現(xiàn)完全的設(shè)計(jì)靈活性及引腳位置和功能。 應(yīng)用： PC 周邊產(chǎn)品，消費(fèi)電子 （CE） 遙控器，鄰近/警報(bào)傳感器，運(yùn)動(dòng)、健身和醫(yī)療保健傳感器

18、，智能 RF 標(biāo)記，智能家用設(shè)備，工業(yè)和商用傳感器。 典型案例： nRFready Smart Remote 2,BLE架構(gòu)核心芯片簡(jiǎn)介,TI CC2540： 德州儀器的CC2540是一個(gè)真正的系統(tǒng)單晶片解決方案，結(jié)合德州儀器的協(xié)定堆疊、輪廓軟體及應(yīng)用支援， CC2540成為市場(chǎng)上最具有彈性及成本效益的單模式低功率藍(lán)牙解決方案。 CC2540結(jié)合一個(gè)優(yōu)異的無線射頻傳送接收器及一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)型8051微控制器， 它包括連接類比及數(shù)位感應(yīng)器的周邊，內(nèi)建可程式的快閃記憶體， 精確的無線射頻訊號(hào)強(qiáng)度指示， 全速USB 2.0界面，內(nèi)建AES-128加密引擎。 應(yīng)用： 2.4G 低功耗藍(lán)牙系統(tǒng), 移

19、動(dòng)配件, 運(yùn)動(dòng)和健身設(shè)備, 消費(fèi)電子,人機(jī)接口器件, USB 軟件狗,健康和醫(yī)療 典型案例: 便攜式醫(yī)療儀器,BLE架構(gòu)核心芯片簡(jiǎn)介,CSR公司是目前最大的藍(lán)牙芯片的全球供應(yīng)商，大約占有50%的市場(chǎng)份額，同時(shí)也提供WiFi和VoIP解決方案。主要側(cè)重于藍(lán)牙耳機(jī)市場(chǎng)。BC6130是一款超低功耗，低成本，適用于入門級(jí)的單聲道藍(lán)牙耳機(jī)解決方案。它還具有可編程的音頻提示，可用于幫助指導(dǎo)用戶進(jìn)行配對(duì)或定制音頻鈴聲?，F(xiàn)已被美國(guó)高通公司收購(gòu)。,BLE協(xié)議棧及接口,BLE協(xié)議棧及接口,藍(lán)牙協(xié)議接口： 藍(lán)牙規(guī)范包括核心協(xié)議（Core）與應(yīng)用框架（Profiles）兩個(gè)文件。協(xié)議規(guī)范部分定義了藍(lán)牙的各層通信協(xié)議，

20、應(yīng)用框架指出了如何采用這些協(xié)議實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用產(chǎn)品。 藍(lán)牙的技術(shù)規(guī)范除了包括藍(lán)牙的應(yīng)用模型外，還包括有很重要的高層協(xié)議棧部分。在實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙的時(shí)候，一般是將藍(lán)牙分成兩部分耒考慮的（如上圖所示），其一,是硬件實(shí)現(xiàn)部分，它位于HCI的下面,亦即上面提到的底層硬件模塊；其二是軟件實(shí)現(xiàn)部分。軟件實(shí)現(xiàn)部分位于HCI的上面,包括了藍(lán)牙協(xié)議棧上層的L2CAP、RFCOMM、SDP和TCS以及藍(lán)牙的一些應(yīng)用。如右圖所示： 藍(lán)牙高層協(xié)議棧的主要目標(biāo)是支持確定目標(biāo)的用戶模型；支持多種硬件平臺(tái)；具有良好的用戶使用接口，能夠使用傳統(tǒng)的應(yīng)用，在可能的情況下使用現(xiàn) 有的協(xié)議；最小的源碼數(shù)量；最大的重用；具有可維護(hù)性,BLE協(xié)議棧及接口,藍(lán)牙高層協(xié)議棧在實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)獨(dú)立性時(shí)使用了虛擬操作系統(tǒng)（VOS）的概念，在操作系統(tǒng)和協(xié)議之間設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬操作系統(tǒng)接口，把藍(lán)牙主機(jī)棧直接用到很多嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，同時(shí)亦可用到標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)中,而這些移植和使用都不需要改變協(xié)議棧的源碼，這樣，既提高了效率又在一定程度上保證了不同技術(shù)和設(shè)備的互操作性；為了實(shí)現(xiàn)硬件的獨(dú)立性，藍(lán)牙協(xié)議棧在HCI層以下附加了一個(gè)串行接口層，實(shí)現(xiàn)到不同HCI接口的映射；為了利用傳統(tǒng)的應(yīng)用，以及