藍牙物聯網：如何輕松、低成本地部署物聯網項目

藍牙物聯網，特别是在低功耗藍牙(BLE)普及的推動下，在物聯網領域取得了顯著增長和采用。由于低能耗和長時間使用小型電池的能力，BLE已成為許多物聯網應用的首選無線技術。本文探讨低功耗藍牙在物聯網中的作用。它還讨論了BLE技術的優勢，使其适合物聯網應用。

藍牙及其疊代

藍牙技術經曆了不同的疊代，引入了新功能和改進。最初的藍牙版本于1999年推出。低功耗藍牙(BLE)，也稱為藍牙4.0或藍牙智能，于2010年發明，旨在最大限度地降低功耗。這使得它非常适合使用電池供電的物聯網裝置，進而延長電池壽命。BLE适用于需要定期資料交換的裝置，廣泛應用于消費電子和汽車行業。

物聯網項目中的經典藍牙與低功耗藍牙

經典藍牙适用于需要更高資料傳輸速率、連續通信和語音功能的應用。另一方面，BLE針對低功耗物聯網裝置進行了優化，具有短突發通信和小資料傳輸。下表顯示了兩種技術的比較分析，這将有助于了解為什麼BLE在物聯網應用中如此受歡迎。

為什麼BLE在物聯網世界如此受歡迎?

BLE使用與藍牙相同的無線電頻段，同樣可以實作兩個裝置之間的資料交換。主要差別在于，BLE裝置在連接配接之間的大部分時間都處于睡眠模式，并進行簡短的通信會話。相比之下，經典藍牙旨在長時間保持持續活動狀态的通信。是以，BLE裝置可以使用單個紐扣電池運作一年。

下面列出了BLE的特性，非常适合物聯網應用。

• BLE旨在節省資源，非常适合功率、處理能力和記憶體有限的裝置。
• BLE可以定期高效地傳輸小資料包。
• BLE連接配接的延遲為6毫秒，适合支援睡眠和喚醒模式。較高的延遲會導緻丢失關鍵資訊，因為建立連接配接需要更長的時間。

低功耗藍牙在物聯網中的工作原理

低功耗藍牙(BLE)通過多種操作模式在物聯網應用中發揮作用：

單向資料傳輸：BLE通常在藍牙物聯網應用中用于單向資料傳輸，其中傳感器裝置定期将資料廣播到連接配接到雲的網關或接收器。

遠端控制和操作：網關控制BLE物聯網傳感器/執行器，用于藍牙物聯網應用的BLE雙向通信，進而實作遠端控制和操作。

藍牙Mesh組網原理：BLE支援Mesh組網，即多個BLE物聯網裝置組成一個網絡，網關作為控制器。這允許遠端監控和控制整個BLE網狀網絡，在更大的藍牙物聯網部署中實作節點之間的可擴充性和協調。

藍牙物聯網裝置

多個藍牙物聯網裝置用于建立物聯網網絡。藍牙物聯網傳感器和網關協作，從周圍環境收集資料，并通過WiFi、LTE4G或以太網等連接配接選項将其傳輸到雲端。這種BLE內建實作了高效和有效的資料采集，促進了物聯網技術的進步。以下部分将讨論BLE物聯網網絡的幾個關鍵元件。

藍牙物聯網架構

藍牙物聯網的架構通常涉及分層結構，其中包括以下元件：

藍牙物聯網裝置：這些終端裝置具有藍牙連接配接和各種智能傳感器或信标。它們從周圍環境收集資料或與BLE物聯網網絡中的其他裝置進行互動。

物聯網網關：BLE網關從藍牙物聯網裝置接收資料，并在預處理後将其傳輸到雲端。

中央物聯網網絡：基于雲或本地基礎設施管理從藍牙物聯網裝置接收的資料的處理、存儲和分析。

BLE傳感器/信标

藍牙物聯網裝置通常包含各種傳感器或信标來從實體環境收集資料。這些傳感器可以包括：

環境傳感器：溫度、濕度、壓力和環境光傳感器通常用于監測環境狀況。

運動和接近傳感器：加速計、陀螺儀、磁力計和接近傳感器檢測物體或個人的運動、方向和接近度。

健康和健身傳感器：用于健康和健身跟蹤的藍牙物聯網裝置，例如心率監測器、脈搏血氧計和活動跟蹤器，将資料傳輸到智能手機或其他裝置。

資産跟蹤傳感器：配備位置跟蹤功能的藍牙傳感器可以監控指定區域内資産的移動和位置。

藍牙物聯網網關

藍牙物聯網部署中的網關提供協定轉換、資料預處理、連接配接管理和本地處理/控制功能。它們支援藍牙物聯網裝置和中央物聯網網絡之間的通信，確定相容性、效率、安全性和本地化決策能力。

低功耗藍牙物聯網用例

低功耗藍牙在物聯網應用中的使用非常廣泛。以下是一些流行的用例：

智能家居

藍牙Mesh組網在智能家居應用中得到廣泛應用。它連接配接和控制各種智能裝置，如燈、恒溫器、門鎖和安全系統。藍牙網關和藍牙MESH技術，可有效地通信和管理智能家居生态系統中的多個BLE物聯網裝置。

工業監控

BLE能夠實時監控裝置狀态、預測性維護、資産跟蹤、環境監測、能源監測、勞工安全以及資料收集和分析。BLE傳感器和信标将資料無線傳輸到中央系統，進而實作對各種參數的高效和經濟有效的監控。

家用可穿戴裝置

ECG(心電圖)和CGM(連續血糖監測)等可穿戴裝置，在物聯網應用中使用低功耗藍牙。BLE物聯網在可穿戴傳感器與移動裝置或雲平台之間提供安全、低功耗的資料傳輸，它可以持續監測生命體征和健康參數。

遠端患者監護物聯網解決方案

室内定位

信标藍牙和接收器有助于實作精确的室内定位和導航。該技術可用于各種場合，例如零售商店、博物館、醫院、機場和倉庫，可在室内環境中實作基于位置的服務、尋路和資産跟蹤。

藍牙物聯網常見問題解答

藍牙是物聯網中常用的技術嗎?

藍牙是物聯網生态系統中的一項基礎技術，可實作附近裝置之間的無線通信和資料交換。

藍牙和Wi-Fi在物聯網中有何不同?

藍牙是為附近裝置之間的短距離通信而設計的。Wi-Fi提供更廣泛的覆寫範圍、更遠距離的更高資料傳輸速率。它更适合連接配接跨較大區域或網絡的裝置。

如何選擇藍牙物聯網解決方案?

在選擇藍牙物聯網解決方案時要考慮多種因素，例如特定的用例要求和藍牙低功耗(BLE)片上系統(SoC)功能。此外，還可以檢視功耗效率、對BLE組網技術的支援、豐富接口的可用性、與現有基礎設施的相容性以及滿足未來需求的可擴充性。

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