Bluetoothについて話すとき、BLE、Beacon、iBeacon、Eddytstoneなどの言葉をよく耳にします.それらの間の接続と違いは何ですか？以下は、一般的なBluetoothの技術用語とアプリケーションに含まれるBluetoothテクノロジの詳細な説明です.

1.Bluetooth技術用語の説明

ビーコン： ビーコンは、互換性のあるアプリまたはオペレーティングシステムによって取得された、ユニバーサルに一意の識別子を送信することにより、Bluetooth LowEnergy近接センシングに基づいています.

2.BLEの起源と分類

元の仕様は、2006年にノキアによってWibreeという名前で開発されました.同社は、Bluetooth標準を採用したワイヤレス技術を開発しました.これにより、Bluetooth技術との違いを最小限に抑えながら、電力使用量とコストを削減できます.結果は、Bluetooth Low EndExtensionという名前を使用して2004年に公開されました. Wibreeは、Bluetoothと一緒に機能するが、わずかな電力しか使用しない新しい無線周波数テクノロジーです.このテクノロジーはBluetoothSmartとして販売され、コア仕様のバージョン4.0への統合は2010年の初めに完了しました.

1) Bluetoothデバイス -4.0より前のデバイス- Bluetooth BR / EDR （クラシックBluetooth）.

クラシックBluetoothデバイスは、他のクラシックBluetoothデバイスおよびBluetooth SmartReadyデバイスと通信できます.ワイヤレス電話接続、ワイヤレスヘッドホン、ワイヤレススピーカーなど.SPP（シリアルポートプロファイル）は、クラシックBluetoothプロファイルです. SPP 2つのピアデバイス間でRFCOMMを使用してエミュレートされたシリアルケーブル接続をセットアップするために必要なBluetoothデバイスの要件を定義します.

2) Bluetooth Smart デバイス-基本的に、周辺機器などのBluetooth Low Energyデバイス（心臓モニター、フィットネス機器などを考えてください）.

Bluetooth Smartデバイスは、BluetoothSmartおよびBluetoothSmartReadyデバイスとのみ通信できます.これは、少量のデータ転送でBluetoothデバイスの長期動作を可能にするプロトコルです. BLEは、より小さなフォームファクタ、より優れた電力最適化、および1回の充電で何年も持続するパワーセルを可能にします.

3）Bluetooth SmartReadyデバイス-基本的にBluetoothLowEnergyとBluetoothの両方をサポートできるデバイス BR / EDR （クラシックBluetooth）.

Bluetooth Low Energy このテクノロジーは、従来のBluetoothテクノロジーと同じスペクトル範囲（2.400 – 2.4835 GHz ISM帯域）で動作しますが、異なるチャネルセットを使用します.従来のBluetooth79の1MHzチャネルの代わりに、Bluetooth LowEnergyには40の2MHzチャネルがあります. BLEは、大量のデータの通信には適していません.通常、デバイスの検出や簡単な通信に使用されます.

BLEと クラシックBluetooth 最大100メートルの範囲をカバーできます.従来のBluetoothと比較して、BLEの最大の利点は消費電力です. BLEの消費電力はクラシックBluetoothより90％低く、伝送距離が長くなり、安全性と安定性も向上しています. BLEはサポートします AES暗号化 と CRC検証 、接続されたデバイス間の通信のセキュリティを保証します.

Bluetooth 4.0プロトコルに基づく測位技術としてのビーコンは、屋内測位市場からますます注目を集めています.モノのインターネット情報化の開発とビッグデータの収集および処理要件の継続的な蓄積により、低電力および低コストのビーコン技術が屋内測位アプリケーションの焦点になりました.その特性により、IoT屋内測位システムの迅速な実装を促進できます.

1）ペアリングなし

2）バックグラウンドで情報を受信する

ビーコンの情報プッシュにはAPPが必要です.ただし、屋内測位機能を使用してビーコン信号を受信する場合は、APPを開く必要はありません.対応するAPPは、ビーコン情報プッシュサービスを表示するときにのみ開く必要があります.

3）データ送信機能なし.

ビーコンデバイス基地局は、ブロードキャストデータの形式で必要な情報のみをプッシュし、Bluetooth非接続モードを使用します.

APPがデータを実行および送信してサーバーと通信し、カスタマイズされた機能を実現して特定のデータを取得する場合は、Wi-Fi、4Gなどの他のデータ通信方法をオンにする必要があります.

さらに、ビーコンの測位ではネットワークを使用する必要がありません.つまり、ネットワークはサーバーを通過しません.ビーコン測位アルゴリズムはローカルで実装でき、デバイス自体はオンラインサーバーを介して計算せずに測位を完了します.事前に地図データを初期化してローカル機器に書き込むことを前提としています.

4.iBeaconとEddystoneの違い

1）iBeacon

iBeaconテクノロジーは、2013年にAppleがWWDCで発売したBluetooth4.0に基づく正確なマイクロポジショニングテクノロジーです.基盤となるテクノロジーはBLEを使用しています. iPhone4S以降でサポートされています.

スマートフォンがビーコンに近づくと、スマートフォンはビーコン信号を受信できます.また、信号の受信範囲は50mに達する可能性があります.

AppleはiBeacon関連のインターフェースをCoreLocation.frameworkに配置しました. Googleは、Android4.3以降のバージョンでこの機能をサポートしています.開発者は、iBeaconの技術基準を満たしている限り、iBeaconテクノロジーを使用できます.特定の制限は、プロトコル形式を変更できないことです.

2）エディストーン

Eddystoneは、2015年7月15日にGoogleが立ち上げたクロスプラットフォームのオープンソースBluetooth LEビーコンです.主に、さまざまな情報プッシュを一般の人々に送信するために使用されます.

Googleはこれをオープンソースプロジェクトと見なしているため、オープンソースプロジェクトの名前に会社名を使用していません.たとえば、AndroidオペレーティングシステムはGoogleの会社名を使用しません.一般の人々は、Eddystoneがどの会社から来たのかを知る必要はありません.ビーコンを作成したOEMと対応するアプリ開発者だけが知っています.

5.ビーコンデバイスにBLEを使用する方法

これで、BLEが何であるかがわかりました. ビーコン、iBeacon、Eddytstone それは.ビーコンデバイスにBLEテクノロジーに基づく機能を実装する方法を見てみましょう.

BLEデバイスの役割は、ピアツーピア（つまり、ユニキャスト）またはブロードキャストモードで変化します.一般的な役割は次のとおりです.

完全なBLE接続がどのように機能するかを理解しましょう.

1）BLE広告スキャンと接続のプロセス分析

周辺機器または放送局は、接続を受け入れる前に常に広告から始めます.実際、アドバタイズパケットは、セントラルまたはスキャナーが周辺機器またはブロードキャスターを検出できるようにする唯一の方法です.スレーブは、特定の時間間隔ごとにアドバタイズメントパケットを送信します.間隔は20ミリ秒から10.24秒の間で、これは 放送間隔 .新しいブロードキャスト内部は、次回の起動の接続時間に影響します.

マスターは受け取る必要があります ブロードキャストパケット 接続要求を送信する前.スレーブは、ブロードキャストパケットを送信した後、一定期間だけマスターの接続要求を監視します.ブロードキャストパケットは、特定のバイト数のデータを伝送できます[BLE4.2：31バイト; BLE5.0：251バイト（拡張パケット）].通常、ユーザー名、デバイス情報、接続可能なロゴなどが含まれます.ブロードキャストタイプは、次の4つのタイプに分類できます.

マスターはブロードキャストパケットを受信すると、スキャン要求を送信してさらにブロードキャストデータを取得します.その前提は、アクティブなスキャナーが構成されていることです.次に、スレーブはスキャン応答を送信することでスキャン要求に応答します.スキャン応答には、追加の31バイトのデータを含めることができます.

ブロードキャスト、スキャン要求、および応答では、WLAN干渉を回避するために3つの異なる2.4G周波数帯域を使用します.

スキャンは、マスターがブロードキャストパケットを監視し、スキャン要求を送信するために使用されます.注意が必要な2つのタイミングパラメータがあります.「スキャンウィンドウ」（1回のスキャンの時間の長さ）と「スキャン間隔」（スキャンが停止した時間とスキャンが停止した時間を含むスキャンの合計時間）です.スキャンが進行中です）.スキャン間隔ごとに、マスタースキャン時間は「スキャンウィンドウ」と等しくなります.つまり、「スキャンウィンドウ」が「スキャン間隔」と等しい場合は、マスターが継続的にスキャンしていることを意味します.したがって、マスタースキャンのデューティサイクルは、「スキャンウィンドウ」時間を「スキャン間隔」時間で割ってから100％を掛けたものです.

マスターが接続を開始する場合、ブロードキャストパケットをスキャンする場合と同じプロセスが実行されます.接続が開始され、マスターがブロードキャストパケットを受信すると、マスターはスレーブに接続要求を送信します.

マスターとスレーブの役割は、接続の最初のデータ交換に従って定義されます.接続時に、マスターはスレーブによって定義された「間隔」に従ってデータを要求します.インターバル時間は「接続インターバル」と呼ばれます.また、マスター接続に使用されます.ただし、スレーブは接続パラメータの更新要求をマスターに送信できます.

Bluetoothコア仕様によると、間隔は7.5ミリ秒から4秒の間でなければなりません.スレーブが時間枠内にマスターからのパケットに応答しない場合、それは接続監視タイムアウトと呼ばれ、接続が失われたと見なされます.各接続間隔で複数のパケットを送信することにより、より多くのデータスループットを達成することが可能であり、各パケットは最大20バイトを送信できます.ただし、現在の消費電力を制御する必要があり、スレーブに送信するデータがない場合は、特定の間隔を無視できます.無視される間隔は「スレーブ待ち時間」と呼ばれます. 1つの接続では、デバイスはすべてのチャネルを介して周波数帯域でホップします.

2）ビーコンの使い方

ビーコンデバイスはブロードキャストチャネルのみを使用するため、BLE関連の接続手順はありません.ビーコンの文字通りの意味として、このデバイスは特定の時間間隔でデータパケットを送信し、送信されたデータは携帯電話などのマスターデバイスによって取得できます.

6.iBeaconテクノロジーの使用の概要

以下は主にiBeaconの使い方を紹介しています.

1）iBeaconのプロパティ

iBeaconは本質的に位置情報であるため、AppleはiBeacon機能をCoreLocationに統合しました. iBeaconを識別するための3つの属性があります：ProximityUUID、メジャーおよびマイナー.

a）ProximityUUIDはNSUUIDであり、会社を識別するために使用されます.各企業および組織で使用されるiBeaconは、同じ近接UUIDを持つ必要があります.これは、 UUID.

b) 選考科目 関連するビーコンのグループを識別するために使用されます.たとえば、チェーンスーパーマーケットのアプリケーションでは、各支店のビーコンは同じメジャーを持つ必要があります.メジャーの役​​割は、多数のビーコンデバイスをより適切に管理するためのグループ化に似ています.

c) マイナー 特定のビーコンを区別するために使用されます.同じグループ内のビーコンデバイスの番号管理です.たとえば、チェーンスーパーマーケットでは、特定の棚にあるさまざまな商品を区別できます.

これらの属性が指定されていない場合、デバイスが一致したときに無視されます.たとえば、probabilityUUIDのみを指定するCLBeaconRegionは、会社のすべてのビーコンデバイスに一致する可能性があります.

2）iBeaconフレームフォーマット

以下は、iBeaconブロードキャストパケットフレームフォーマットです.フレームフォーマットは、ブロードキャストの長さ、タイプ、会社ID、iBeaconタイプ、iBeaconの長さ、UUID、メジャー、マイナー、TX電力などのパラメーターで構成されていることがわかっています.

会社IDは会社のロゴを表示するためのものです.たとえば、次の企業がBluetooth SIGに適用する16ビットUUID：Baidu（0xFDC2、0xFDC3）、Xiaomi（0xFDAB、0xFDAA、0xFE95）、Alibaba（0xFE3C）、Nordic（0xFE59、0xFE58）.

7.Eddystoneテクノロジーの使用の概要

以下は主にEddystoneの使い方を紹介しています.

1）エディストーンの特性

Eddystoneはオープンソースをサポートするだけでなく、複数のフレームワークもサポートします. AppleiBeaconとGoogleの「ThePhysicalWeb」は、以前は1つのフレームワークしかサポートしていませんでした.

Eddystoneは複数のフレームワークと互換性があり、さまざまなビーコンベンダーがさまざまな目的でビーコンを販売しています.これは、iOSとAndroidの両方の電話がGoogle EddystoneBeacon信号を受信できることを意味します.これは、店舗情報をプッシュする必要があるマーチャントにとって非常に良いニュースです.また、iBeaconのようなiOSシステムによって制限されるのではなく、すべての携帯電話がプッシュメッセージを受信できることも意味します.

Eddystoneの複数のフレームワークには、UID、URL、TLM、およびEIDの4つの形式のデータが含まれています.

EddystoneのUIDは、もともとiBeaconUUIDとの互換性を目的としていました.それはiBeaconUUIDのみの制限を破り、UIDは加盟店が自由に設定できます.アプリは、このUIDからのメッセージのみを受け入れるように選択できます.一意のUIDを使用して、マーチャントアプリは、ユーザーが世界のどこにいるかを判断し、クーポンやWi-Fi接続などの関連情報をプッシュすることもできます.

URL リンクは明らかにUIDよりも広く使用されており、単純です.どの携帯電話にもブラウザがあり、URLを開くことができます.この1回限りの送信では、ユーザーはプッシュ情報を受信するためにアプリをダウンロードすることを望まず、URLが間違いなく最良の選択です.

NS TLM リモートテレメトリフレームワークは、多数のビーコンを制御する必要がある企業に役立ちます.ほとんどのビーコンは電池式であり、一定期間後に交換または再充電する必要があります.テレメトリデータフレームワークにより、ビーコンは電力情報などの独自のステータスを周囲のスタッフに送信できるため、スタッフはメンテナンスと交換の対象になります.

EID はセキュリティフレームワークです.これは、許可されたユーザーのみが情報を読み取ることを許可するビーコンです.たとえば、会社では、すべての顧客と訪問者にブロードキャストするために、ロビーにビーコンが配置されています.しかし、同社は従業員にのみ放送したいという情報も持っています.明らかに、彼らはこの情報が顧客や訪問者に見られることを望んでいません.

2）Eddystoneフレームフォーマット

Eddystoneは、製造元のデータフィールドを使用しませんが、0xFEAA値を完全な16ビットサービスUUIDフィールドに配置し、関連するサービスデータフィールドを使用してビーコン情報を格納します.詳細は次のとおりです.