蓝牙物联网，特别是在低功耗蓝牙(BLE)普及的推动下，在物联网领域取得了显著增长和采用。由于低能耗和长时间使用小型电池的能力，BLE已成为许多物联网应用的首选无线技术。本文探讨低功耗蓝牙在物联网中的作用。它还讨论了BLE技术的优势，使其适合物联网应用。

蓝牙及其迭代


蓝牙技术经历了不同的迭代，引入了新功能和改进。最初的蓝牙版本于1999年推出。低功耗蓝牙(BLE)，也称为蓝牙4.0或蓝牙智能，于2010年发明，旨在最大限度地降低功耗。这使得它非常适合使用电池供电的物联网设备，从而延长电池寿命。BLE适用于需要定期数据交换的设备，广泛应用于消费电子和汽车行业。

蓝牙物联网：如何轻松、低成本地部署物联网项目

物联网项目中的经典蓝牙与低功耗蓝牙


经典蓝牙适用于需要更高数据传输速率、连续通信和语音功能的应用。另一方面，BLE针对低功耗物联网设备进行了优化，具有短突发通信和小数据传输。下表显示了两种技术的比较分析，这将有助于理解为什么BLE在物联网应用中如此受欢迎。
特征蓝牙经典低功耗蓝牙 (BLE)
频率范围2.402GHz 至 2.48GHz2.402GHz 至 2.48GHz
覆盖范围长达 100 米长达 100 米
数据传输率1-3 Mbps125 Kbps – 2 Mbps
通讯方式连续的短爆发
能量消耗更高降低
语音和大文件传输支持不支持
时延长达 100 毫秒6毫秒
功耗1瓦0.01 至 0.5 瓦
双向通讯支持
支持
单向通讯不 支持支持
室内定位追踪准确度有限支持
资产管理跟踪能力有限支持
PC 外设支持支持
有限支持
安全AES-128 加密AES-128 加密

为什么BLE在物联网世界如此受欢迎？


BLE使用与蓝牙相同的无线电频段，同样可以实现两个设备之间的数据交换。主要区别在于，BLE设备在连接之间的大部分时间都处于睡眠模式，并进行简短的通信会话。相比之下，经典蓝牙旨在长时间保持持续活动状态的通信。因此，BLE设备可以使用单个纽扣电池运行一年。

下面列出了BLE的特性，非常适合物联网应用。

● BLE旨在节省资源，非常适合功率、处理能力和内存有限的设备。
● BLE可以定期高效地传输小数据包。
● BLE连接的延迟为6毫秒，适合支持睡眠和唤醒模式。较高的延迟会导致丢失关键信息，因为建立连接需要更长的时间。

低功耗蓝牙在物联网中的工作原理


低功耗蓝牙(BLE)通过多种操作模式在物联网应用中发挥作用：

单向数据传输：BLE通常在蓝牙物联网应用中用于单向数据传输，其中传感器设备定期将数据广播到连接到云的网关或接收器。

远程控制和操作：网关控制BLE物联网传感器/执行器，用于蓝牙物联网应用的BLE双向通信，从而实现远程控制和操作。

蓝牙Mesh组网原理：BLE支持Mesh组网，即多个BLE物联网设备组成一个网络，网关作为控制器。这允许远程监控和控制整个BLE网状网络，在更大的蓝牙物联网部署中实现节点之间的可扩展性和协调。

蓝牙物联网设备


多个蓝牙物联网设备用于创建物联网网络。蓝牙物联网传感器和网关协作，从周围环境收集数据，并通过WiFi、LTE4G或以太网等连接选项将其传输到云端。这种BLE集成实现了高效和有效的数据采集，促进了物联网技术的进步。以下部分将讨论BLE物联网网络的几个关键组件。

蓝牙物联网架构


蓝牙物联网的架构通常涉及分层结构，其中包括以下组件：

蓝牙物联网设备：这些终端设备具有蓝牙连接和各种智能传感器或信标。它们从周围环境收集数据或与BLE物联网网络中的其他设备进行交互。

物联网网关：BLE网关从蓝牙物联网设备接收数据，并在预处理后将其传输到云端。

中央物联网网络：基于云或本地基础设施管理从蓝牙物联网设备接收的数据的处理、存储和分析。

BLE传感器/信标


蓝牙物联网设备通常包含各种传感器或信标来从物理环境收集数据。这些传感器可以包括：

环境传感器：温度、湿度、压力和环境光传感器通常用于监测环境状况。

运动和接近传感器：加速计、陀螺仪、磁力计和接近传感器检测物体或个人的运动、方向和接近度。

健康和健身传感器：用于健康和健身跟踪的蓝牙物联网设备，例如心率监测器、脉搏血氧计和活动跟踪器，将数据传输到智能手机或其他设备。

资产跟踪传感器：配备位置跟踪功能的蓝牙传感器可以监控指定区域内资产的移动和位置。

蓝牙物联网网关


蓝牙物联网部署中的网关提供协议转换、数据预处理、连接管理和本地处理/控制功能。它们支持蓝牙物联网设备和中央物联网网络之间的通信，确保兼容性、效率、安全性和本地化决策能力。

低功耗蓝牙物联网用例


低功耗蓝牙在物联网应用中的使用非常广泛。以下是一些流行的用例：

智能家居


蓝牙Mesh组网在智能家居应用中得到广泛应用。它连接和控制各种智能设备，如灯、恒温器、门锁和安全系统。蓝牙网关和蓝牙MESH技术，可有效地通信和管理智能家居生态系统中的多个BLE物联网设备。

工业监控


BLE能够实时监控设备状态、预测性维护、资产跟踪、环境监测、能源监测、工人安全以及数据收集和分析。BLE传感器和信标将数据无线传输到中央系统，从而实现对各种参数的高效和经济有效的监控。

家用可穿戴设备


ECG（心电图）和CGM（连续血糖监测）等可穿戴设备，在物联网应用中使用低功耗蓝牙。BLE物联网在可穿戴传感器与移动设备或云平台之间提供安全、低功耗的数据传输，它可以持续监测生命体征和健康参数。

远程患者监护物联网解决方案


室内定位


信标蓝牙和接收器有助于实现精确的室内定位和导航。该技术可用于各种场合，例如零售商店、博物馆、医院、机场和仓库，可在室内环境中实现基于位置的服务、寻路和资产跟踪。

蓝牙物联网常见问题解答


蓝牙是物联网中常用的技术吗？


蓝牙是物联网生态系统中的一项基础技术，可实现附近设备之间的无线通信和数据交换。

蓝牙和Wi-Fi在物联网中有何不同？


蓝牙是为附近设备之间的短距离通信而设计的。Wi-Fi提供更广泛的覆盖范围、更远距离的更高数据传输速率。它更适合连接跨较大区域或网络的设备。

如何选择蓝牙物联网解决方案？


在选择蓝牙物联网解决方案时要考虑多种因素，例如特定的用例要求和蓝牙低功耗(BLE)片上系统(SoC)功能。此外，还可以查看功耗效率、对BLE组网技术的支持、丰富接口的可用性、与现有基础设施的兼容性以及满足未来需求的可扩展性。

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