蓝牙mesh配置文件如何用于实时定位服务?

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作者:Dr. Dennis Kwan蓝牙技术联盟

低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)设备的外形轻巧,可用于资产和人员的实时定位服务(RTLS)。它的一大主要优势就是电池寿命长,可以保证便携式设备能够始终处于开机状态。

蓝牙mesh配置文件提供了基本的基础设施协议,支持利用mesh中继节点(通常是线路供电的设备)网络中的标签来实现消息中继。这些节点的位置通过几何三边测量技术来计算,通常是由三个或以上的节点所接收到的信号强度(RSSI)来确定的,而定位精确度取决于用于RSSI测量的单个芯片。例如WiSilica病人跟踪系统的商用类产品,通常需要精细到1米。

支持照明控制

蓝牙mesh配置文件以及蓝牙mesh模型规格主要用来为照明控制提供支持。不久的将来,许多基于低功耗蓝牙的联网照明产品有可能被广泛普及,尤其是在企业级市场中。因为在企业中使用这种照明设备作互联节点,不仅便利,而且节约成本,从而在整个企业环境中,实现对低功耗物联网设备的位置感知。

蓝牙mesh模型规格已经定义了由单个灯具位置来进行设置和报告的流程,例如,它可以被用于定义三边测量参考节点的位置。其次,蓝牙mesh配置文件还支持广播数据包的使用,能够及时有效地中继来自标签的短期非同步广播ADV数据包。此外,目前市场上简单的跟踪产品中标签只传输固定ADV Beacon数据包,相比之下,蓝牙mesh模式具有更强大的安全程序,例如每则消息都使用序列号和密钥进行加密,来防止消息中继攻击(replay attack)的发生。因此,标签不会被轻易复制,它的位置也不会像简单的Beacon标签一样,轻易被恶意接收器跟踪。

智能环境中的蓝牙

目前还没有专门面向RTLS定义的蓝牙配置文件,虽然有些与RFD相关的工作是在智能环境工作中开始的,它的目的是用来预测蓝牙mesh配置文件的使用。在任何情况下,作为应用层协议,蓝牙mesh配置文件都能够与其它应用程序共存,即使不是所有应用程序配置文件都已实现标准化,也可以构建完整的RTLS系统。核心低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)堆栈层的兼容性得到保障,就可以确保与移动设备生态系统的整合。这是低功耗蓝牙在众多短距离无线标准竞争中的一个突出优势,就像蓝牙mesh配置文件中提到的,即使将智能电话甚至是老式电话作为启动配置设备(Provisioner),也可以安全地将设备添加到蓝牙mesh网络中。

满足应用的严苛需求

一般来说,从典型的企业级部署中的标签数量和每个标签生成的流量来看,RTLS比照明控制的要求更严格。患者和资产的标签需要每秒发送一次或多次,确保位置实时更新。例如在典型的医疗环境中,一个小范围内就可能会有数百位患者和资产的标签。

作为具有网络泛洪(Flooding)特性的mesh,蓝牙mesh配置文件在应用时如果没有适当地考虑到流量工程的相关问题,吞吐量就会受到影响。但是,配置文件中还有一些规定,例如节点有不同类型,包括单纯的被动型节点(passive node)、中继节点(relay node)、以及低功耗节点(low power node),能让不同的供应商进行额外的应用层优化,实现更高的整体信道利用率和流量吞吐量。

最后,系统通常需要网关设备,让mesh网络的接口连接到Wi-Fi或其他LAN,最终连接到云服务器,接收并存储所有的ADV数据包及其RSSI,并执行位置计算。不难想象,标准化工作最终将定义一个RTLS配置文件,实现从协议到网关的标准化,并将充分利用蓝牙5的新特性,例如扩展的广播数据包和大量次级广播信道。这就能让RTLS服务提供商更充分地使用蓝牙mesh配置文件,通过云端向蓝牙mesh网络中的任何设备提供RTLS服务。就像互联网的连接一样,实时定位服务将成为每台物联网设备的关键功能。

文章来源:蓝牙技术联盟

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