一文看懂蓝牙在物联网中的应用场景

Posted 2021-05-20 HaaS技术社区

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一文看懂蓝牙在物联网中的应用场景相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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不看这几篇好文，就别说自己了解物联网

简介

蓝牙作为一项发明于上世纪的近距离无线通信技术，在手机，电脑领域已经有了充分地基础，那么这项技术在物联网领域又会有哪些应用场景呢？

蓝牙技术的优势

蓝牙标准是由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group)制定的，目前最新的协议标准是5.2 版本，其各版本的主要区别如下图所示：

对蓝牙技术稍有了解的朋友会知道，在蓝牙协议4.0之前的蓝牙协议都叫做经典蓝牙(Classical Bluetooth)，常用的应用场景是蓝牙耳机，蓝牙鼠标，蓝牙键盘等数码产品的周边设备；而在蓝牙协议4.0之后，蓝牙协议主打的是低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)，低功耗蓝牙设备的应用场景就宽泛了很多，例如蓝牙体重秤，蓝牙温度计，蓝牙防丢器，不再拘泥于为数码产品做配套设备，更多的可以应用在智能家居，智慧出行这些带有数据传输供能的应用场景，而且在2017年，蓝牙技术联盟也推出了蓝牙网状网络的协议规范——蓝牙mesh，完善了蓝牙技术在大量设备的远距离组网场景的应用缺陷，例如智能楼宇，智能工业等。所以蓝牙技术的第一个优势是协议统一，应用场合广泛

蓝牙技术在物联网领域领域的第二个优势是产品价格，由于蓝牙协议已经发展了很多年，而且主打低功耗低速率场景，所以蓝牙芯片的设计和加工生产已经非常成熟，国内外均有非常多的芯片公司推出了自己的蓝牙芯片产品，例如国外的高通，博通，Nordic，Dialog等等，还有国内的泰凌，恒玄，炬芯等公司，所以大家在设计产品的时候可以根据自己的需求选择不同公司的芯片。

蓝牙技术应用在物联网领域的第三个优势是有海量的手机或平板作为人机交互终端，从功能机时代开始，蓝牙就作为了手机上的一个标配功能，所以发展到了今天，所有的手机都带有蓝牙功能，这样相比较其他无线通信技术例如zigbee或者Lora，手机或者平板电脑就可以作为整个网络中的人机交互节点，这样就只需要在手机或者平板电脑上开发一个APP作为整个物联网应用的人机交互界面，而不需要重新开发一个人机交互终端作为控制和展示使用。

蓝牙技术的劣势

蓝牙技术也并非全能的，他也存在着局限性，下面就来看看在物联网领域蓝牙技术存在有哪些劣势。

通信距离

蓝牙是一种无线通信技术，那么通信距离就取决于其发射功率的大小，而蓝牙协议中规定的蓝牙设备最大发射功率如下

	经典蓝牙	低功耗蓝牙
蓝牙1.0/2.0/3.0	<100mW(20dbm)	/
蓝牙4.0	<100mW(20dbm)	<10mW(10dbm)
蓝牙5.0	<100mW(20dbm)	<100mW(20dbm)

而蓝牙芯片厂商为了做到更好的功耗，最大发射功率通常仅仅只有4dbm，所以大家通常使用的蓝牙耳机之类设备的有效通信距离约在10米左右，当然提高功率之后也能够做到更大的覆盖范围，我们尝试过把功率提到20dbm左右，这时蓝牙的通信距离约可以达到200米左右。当然，这个距离和LoRa，4G这类中广域通信技术相比的话，还是显得较小，有一定的使用局限性。

通信速率

蓝牙协议主打的是低速场景，所以其最大通信速率如下表所示

	经典蓝牙	低功耗蓝牙
蓝牙1.0	<1Mbps	/
蓝牙2.0	<3Mbps	/
蓝牙3.0	<48Mbps	/
蓝牙4.0	<48Mbps	<1Mbps
蓝牙5.0	<48Mbps	<2Mbps

和同是无线传输的Wi-Fi协议相比，蓝牙的速率可以说是非常低，所以只能适合低数据量的场景，对于类似于视频流，高保真音频流传输这类功能场景就无能为力了。

兼容性

前面也说过，现在有非常多的公司都有自己的蓝牙芯片产品，而且蓝牙协议栈也跑在不同的系统上，例如手机就有ios和安卓，不同蓝牙协议栈的处理逻辑也不一样，那么这么多芯片之间的一个通信兼容性就是一个非常大的问题，尤其是在一个开放场景下，如果我们的物联网应用要接入非常多种类的蓝牙芯片，那么各个节点之间的互相通信和协议处理要做到一致是一件非常复杂的事情，需要经过大量的测试和验证才能够保证整个网络正常工作。

蓝牙技术的应用场景

蓝牙技术联盟在2021年发布的最新蓝牙市场行业报告中指出，2020年全球蓝牙设备的总共出货约为40亿，而预计到2025年，蓝牙设备的总出货量将达到64亿。(以下图片数据均来自蓝牙技术联盟发布的《2021年蓝牙市场最新资讯》)

蓝牙技术从经典蓝牙的音频传输场景现在扩展到了低功耗数据传输，同时也能满足位置服务和大规模设备网络解决方案的需求。

蓝牙音频传输产品包含蓝牙音箱，蓝牙耳机，蓝牙电视等产品，其实，作为经典蓝牙技术的典型场景，蓝牙音频产品已经陷入了瓶颈，但在2016年，苹果推出第一代airpods，并且在手机上取消了耳机孔，引起了一波蓝牙tws耳机的风潮，其他手机厂商也相继推出了自己的tws耳机产品。可以看到，2017年的音频产品出货量相比2016年有12.5%的提升。而且在去年发布的5.2协议中，低功耗蓝牙音频技术也正式发布，相信低功耗蓝牙耳机这种新技术产品在未来几年会有迅猛发展。

蓝牙数据传输产品包含遥控器，鼠标键盘，智能手环，智能手表，玩具等产品，这类型的设备是典型的物联网应用产品，通过蓝牙遥控器控制家里的电视，风扇，空调等家居设备，通过手环手表持续为人们提供健康监测服务，并且现在还有蓝牙电动牙刷，儿童可以通过手机蓝牙连接玩具上的蓝牙装置进行无线控制，基于蓝牙技术的”万物互联“产品在不断地丰富和拓宽。

蓝牙位置服务类产品人们可能接触的比较少，很典型的一个应用是苹果的ibeacon技术，商场或零售店铺部署了ibeacon基站，手机可以根据收到的附近ibeacon基站的信息来获得定位，甚至多台ibeacon基站联网之后，可以做到室内导航的功能。还有蓝牙实时定位系统能够帮助实现人员和资产的追踪，比如在仓库中定位工具和工人，医院中定位医疗仪器和患者。借助蓝牙协议5.1版本中的AoA/AoD技术，能够实现更高精度的室内寻向和定位导航功能。而且，所有的智能手机都带有蓝牙，蓝牙技术可以将智能手机变成更安全便捷的数字钥匙，让用户可以用手机解锁汽车，家庭，办公室等空间。

蓝牙设备网络设备主要是蓝牙mesh方案，在智能家居领域已经有了广泛的应用，天猫精灵智能家居系统作为全球第一个大规模采用蓝牙mesh方案的智能家居生态，在疫情期间，人们居家时间增多，远程控制和声控家居设备的需求也越来越大。而且蓝牙技术联盟与DALI联盟在商业照明领域也进行了合作，确保了蓝牙mesh网络的设备和传统的使用DALI协议的商业照明系统组件能够互联互通。

总结

蓝牙技术是一项历史悠久的近距离无线通信技术，但它也在不断的发展来适应不同的应用场景，在开发过程中可以根据自己手头的业务需求来分析，找到一种合适的通信方案来作为我们物联网应用的连接方案。