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蓝牙低能耗BLE和物联网

你有没有在生活中的某个时刻曾经“重塑自己”?我做过,在高中时我从一个穿着短裤和高袜子的书呆子,变成一个不那么古怪的大学生,穿着正规的袜子以及带有很多时尚的口袋的短裤。在大学毕业之后,我学到了“社会技能”,并且终于准备好以最好的自己进入社会,至少是可以接受的。人们不是唯一需要改造的东西,蓝牙技术也需要改造。蓝牙在2011年推出了一个名为BlueTooth 4.0的新协议。现在已经重新变成蓝牙低能耗(BLE)或智能蓝牙。这种升级的协议还增加了一些新的网络类型,包括基于信标的连接和网状通信。这两种技术都在智能设备领域占有一席之地,可以用来实现物联网(IoT)的许多目标。

什么是BLUETOOTH LE

我们都熟悉蓝牙,以古老的丹麦国王命名,现在以无线耳机与手机连接而闻名。蓝牙LE可能不太熟悉。那么蓝牙LE的功耗是多少,它是如何实现低功耗的呢?

这个名字是相当不言自明的,所以问题就变成了,“BLE的功耗究竟是多少?”芬兰阿尔托大学的这篇文章给出了答案。为了确定BLE使用的总功耗,研究人员首先确定了连接两个模块所用的能量有多少。他们测量了在发射机和接收机连接后传达不同数据量所需的功率。在他们的实验中,随着数据传输量的增加,能量消耗逐步增加。这些功率需求开始平缓约500 KB / J。事实证明,WiFi更节能,运行在20 – 240 KB / j的范围内。尽管如此,使用WiFi可以使用WiFi的各种问题,例如只能一次连接到单个WiFi网络。您的用户一般不想从Internet断开连接,以便与您的IoT网络交互。 BLE允许用户在与智能设备交互的同时保持与世界的连接。

此外,BLE的较低功率使用对于许多IoT应用来说是足够的。使用BLE协议,您可以在由电池供电的设备上运行应用程序多年。没有人想在基础设施传感器(可能在下水道的地方)更换数千个电池。这就是为什么工程师正在开发像低功耗广域网(LPWAN)这样的东西。这也是为什么这么多公司正在研究像CBRAM和自旋波这样的低功耗内存,以及管理该内存的新方法。现在来看看BLE的两个主要网络配置。

BEACON BLUETOOTH

当蓝牙出现时,只有1到1个连接是可能的。我可以将我的耳机或手机的扬声器连接到手机,但是我无法使用蓝牙连接到更广泛的设备网络。随着蓝牙“信标”的到来,解决了这个问题。

蓝牙信标通过一个控制器(信标)将多个设备连接到同一个网络。此配置允许您从多个传感器收集数据,或使用一个接触点提供与多个设备的连接。因此,这种网络允许BLE用于物联网生态系统。

信标不仅将小工具相互连接,还可以确定其位置。这个功能最常见的用途之一是零售商向购物者提供特定位置的广告。这可能有很多应用,比如人接近时开门,当有人进入房间时打开灯。

虽然蓝牙信标有一些很好的应用,但它们确实存在缺点。他们遭受蓝牙一直存在的同样的问题,范围有限。如果你有一个大商店,你想要使用信标,你必须把它们放在墙上。这导致我们另一个问题,信标是不好看的。没有零售商想把大量的丑小冰球冰球类型的东西放在墙上。最后,这些网络可能难以操作。这些控制器可能会相互干扰,必须小心维护系统。所有这些问题都导致蓝牙开发另一种网络配置,网状网络。

BLUETOOTH MESH

网状网络是蓝牙对其批评者的回答。蓝牙的网状协议允许设备直接进行通信,而不是通过中央节点进行通信,从而消除了对难看的信标的需求。它还有助于解决蓝牙的距离和复杂性问题。

蓝牙的网状网络允许每个连接的设备发送或接收信息。设备相互之间接收命令并发送数据,而不是通过中央信标来连接所有的设备。这种配置立即消除了信标,这意味着客户不必将它们全部放在墙上。

网状网络也大大扩展了蓝牙的距离。在您需要在要连接到或靠近信标的设备的距离之前。使用此系统,您可以通过其他设备连接到终端设备。这种网络不需要大量维护,因为您不必处理精心校准的固定节点。

这使得蓝牙完美的IoT。开发人员一直在寻找一种创造广泛的IoT传感器低功耗网络的好方法。使用网格,您放置在系统中的每个传感器扩展了网络的范围。你只需要确保没有传感器自身超出范围。 Digikey给出了一个很好的例子,说明如何通过灯泡实现这种网络。假设你有一个仓库,里面充满了需要连接的传感器。您可以在每个插槽中放置一个启用BLE的灯泡,并通过网络使您的区域饱和。放在仓库里的任何传感器都不会失去连接。

蓝牙开始出现时就特别抢眼,成为无线音频的首选协议。随着岁月的流逝,蓝牙已经不再那么惹人注目。使用信标来增加连接性,但是它们在物联网中被广泛使用中有太多的故障。但是,网状网络将用蓝牙解决所有传统问题,并将重新让人青睐。

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