介紹如何通過藍牙Mesh的配置文件實現(xiàn)熱門的實時定位服務

Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）做為藍牙技術聯(lián)盟（Bluetooth SIG）的重要成員，正不遺馀力推廣新一代藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡（Mesh）協(xié)議的應用。我們將通過轉發(fā)本篇由藍牙SIG在博客中刊登的文章，進一步為行業(yè)人士介紹如何通過藍牙Mesh的配置文件實現(xiàn)熱門的實時定位服務（RTLS）。

藍牙應用用于實時定位服務的優(yōu)勢

低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy) 設備的外形輕巧，可用于資產和人員的實時定位服務(RTLS)。它的一大主要優(yōu)勢就是電池壽命長，可以保證便攜式設備能夠始終處于開機狀態(tài)。而新的藍牙Mesh協(xié)議配置文件提供了基本的基礎設施協(xié)議，支持利用Mesh中繼節(jié)點（通常是線路供電的設備）網(wǎng)絡中的標簽來實現(xiàn)消息中繼。

這些節(jié)點的位置通過幾何三邊測量技術來計算，通常是由三個或以上的節(jié)點所接收到的信號強度（RSSI）來確定的，而定位精確度取決于用于RSSI測量的單個芯片。例如WiSilica病人跟蹤系統(tǒng)的商用類產品，通常需要精細到1米。

支持照明控制

藍牙Mesh配置文件以及藍牙Mesh模型規(guī)格主要用來為照明控制提供支持。不久的將來，許多基于低功耗藍牙的聯(lián)網(wǎng)照明產品有可能被廣泛普及，尤其是在企業(yè)級市場中。因為在企業(yè)中使用這種照明設備作互聯(lián)節(jié)點，不僅便利，而且節(jié)約成本，從而在整個企業(yè)環(huán)境中，實現(xiàn)對低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備的位置感知。

藍牙Mesh模型規(guī)格已經(jīng)定義了由單個燈具位置來進行設置和報告的流程，例如，它可以被用于定義三邊測量參考節(jié)點的位置。其次，藍牙Mesh配置文件還支持廣播數(shù)據(jù)包的使用，能夠及時有效地中繼來自標簽的短期非同步廣播ADV數(shù)據(jù)包。

此外，目前市場上簡單的跟蹤產品中標簽只傳輸固定ADV Beacon數(shù)據(jù)包，相比之下，藍牙Mesh模式具有更強大的安全程序，例如每則消息都使用序列號和密鑰進行加密，來防止消息中繼攻擊（replay attack）的發(fā)生。因此，標簽不會被輕易復制，它的位置也不會像簡單的Beacon標簽一樣，輕易被惡意接收器跟蹤。

智能環(huán)境中的藍牙

目前還沒有專門面向RTLS定義的藍牙配置文件，雖然有些與RFD相關的工作是在智能環(huán)境工作中開始的，它的目的是用來預測藍牙Mesh配置文件的使用。在任何情況下，作為應用層協(xié)議，藍牙Mesh配置文件都能夠與其它應用程序共存，即使不是所有應用程序配置文件都已實現(xiàn)標準化，也可以構建完整的RTLS系統(tǒng)。

核心低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy）堆棧層的兼容性得到保障，就可以確保與移動設備生態(tài)系統(tǒng)的整合。這是低功耗藍牙在眾多短距離無線標準競爭中的一個突出優(yōu)勢，就像藍牙Mesh配置文件中提到的，即使將智能電話甚至是老式電話作為啟動配置設備（Provisioner），也可以安全地將設備添加到藍牙Mesh網(wǎng)絡中。

滿足應用的嚴苛要求

一般來說，從典型的企業(yè)級部署中的標簽數(shù)量和每個標簽生成的流量來看，RTLS比照明控制的要求更嚴格?；颊吆唾Y產的標簽需要每秒發(fā)送一次或多次，確保位置實時更新。例如在典型的醫(yī)療環(huán)境中，一個小范圍內就可能會有數(shù)百位患者和資產的標簽。

作為具有網(wǎng)絡泛洪（Flooding）特性的Mesh，藍牙Mesh配置文件在應用時如果沒有適當?shù)乜紤]到流量工程的相關問題，吞吐量就會受到影響。但是，配置文件中還有一些規(guī)定，例如節(jié)點有不同類型，包括單純的被動型節(jié)點（passive node）、中繼節(jié)點(relay node)、以及低功耗節(jié)點(low power node)，能讓不同的供應商進行額外的應用層優(yōu)化，實現(xiàn)更高的整體信道利用率和流量吞吐量。

最后，系統(tǒng)通常需要網(wǎng)關設備，讓Mesh網(wǎng)絡的接口連接到Wi-Fi或其他LAN，最終連接到云服務器，接收并存儲所有的ADV數(shù)據(jù)包及其RSSI，并執(zhí)行位置計算。不難想象，標準化工作最終將定義一個RTLS配置文件，實現(xiàn)從協(xié)議到網(wǎng)關的標準化，并將充分利用藍牙5的新特性，例如擴展的廣播數(shù)據(jù)包和大量次級廣播信道。這就能讓RTLS服務提供商更充分地使用藍牙Mesh配置文件，通過云端向藍牙Mesh網(wǎng)絡中的任何設備提供RTLS服務。就像互聯(lián)網(wǎng)的連接一樣，實時定位服務將成為每臺物聯(lián)網(wǎng)設備的關鍵功能。