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iBeacon如何工作

时间:2014-06-30 08:30:36      阅读:331      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:ios开发   蓝牙   ibeacon   ios7   bluetooth   

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iBeacons

iBeacons最近是一个趋势的话题,它们允许室内定位,让你的电话知道你在基站的范围。这个能有许多应用:在停车场帮你找到你的车,零售商通过优惠券和基于位置的特别优惠,以至许多现在不敢想象的应用。
bubuko.com,布布扣iBeacons关于iBeacons和如何使用它有许多博文,但从技术角度,他们如何工作,深层的技术是低功耗蓝牙,等等。。。

什么是低功耗蓝牙

低功耗蓝牙是发布在2010年的蓝牙4.0规范的一部分,它在Nokia发起于2006年,但合并到蓝牙技术,它是同经典蓝牙不同的一组协议,并且设备不向后兼容。因此有会遇到三种设备 蓝牙:仅支持经典模式 智能蓝牙过渡(Bluetooth Smart Ready):支持经典模式和LE(Low Energy)模式 *智能蓝牙:仅支持LE模式
bubuko.com,布布扣Bluetooth Smart Ready

新的智能手机(iPhone 4S+,SG3+),笔记本,平板电脑,装备了蓝牙4.0,因为已经是智能蓝牙过渡,Beacons,从另一方面讲,仅支持低功耗协议(允许他们在一块电池的情景下,工作足够长的时间),因此他们实现了智能蓝牙,旧的设备,如外设、车载系统、旧手机通常仅支持经典蓝牙协议。
低功耗蓝牙主要关注点,理所当然在低功耗上。例如一些Beacons在一块纽扣电池下(电池通常不更换,除非当beacon停止工作时,才需要更换)可以持续两年传输信号。低功耗蓝牙同经典蓝牙都使用相同的频谱范围(2.4GHZ—2.4835GHZ)。低功耗蓝牙有更低的传输速率,尽管它的本意不是流传输大量数据,而是发现和简单通讯。在理论范围,低功耗蓝牙和经典蓝牙信号都可以最远达到100米。

低功耗蓝牙如何通讯

低功耗蓝牙有两种主状态:广播和连接。 
广播是单向的被发现机制,想要被发现的设备可以传输数据包每20ms到10秒。越短的时间间隔,越短的电池寿命,但设备发现速度越快。数据包可以加长至47个长度的字节,由以下构成: 
* 1字节报头
* 4字节访问地址
* 2-39字节广播频道PDU
* 3字节CRC 
bubuko.com,布布扣data

广播通讯频道,访问地址总是0x8E89BED6.对于数据频道,每一次连接都不相同。
PDU有它自己的头部(两字节:负载的大小和它的类型—设备是否支持连接,等)和实际的数据负载(最长至37字节)。
最后,负载的头六个字节是设备的MAC地址,实际的数据最长有31字节。
低功耗蓝牙可以操作一个非连接广播模式(所有的信息都被包含在广播中),但他们也可以允许连接(通常允许)。
设备被发现之后,可以建立一个连接。它是有可能去读低功耗蓝牙提供的服务,对于每一个服务特性(这个是被熟知的GATT配置文件的实现)。每一个特性提供一些可以被读取或被写的值。例如一个智能调温器可以暴露服务为获得当前温度、湿度读取(作为特性服务),另一个服务特性去设置期望的温度。尽管,beacons没有使用连接,这里跳过了细节。如果你想要读更多的低功耗蓝牙连接,苹果核心蓝牙指导书,即使你不是一名iOS开发人员,也能提供了一个好的概述。更专业的技术文章,请看EE.

beacons如何使用蓝牙?

Beacons通常使用广播频道,由beacon望文生义,他们每隔一段时间传输数据包,这些数据被设备像智能机接受,因此iBeacons是简单的低功耗蓝牙广播的特殊应用,iOS端加入了特别的支持。
一国你尝试拦截一个蓝牙广播包,例如来自于Estimote beacon,你将看到下列数据:
02 01 06 1A FF 4C 00 02 15 B9 40 7F 30 F5 F8 46 6E AF F9 25 55 6B 57 FE 6D 00 49 00 
(捕获这些数据,如果使用OSX,一个附加的下载包含一个蓝牙扫描和包日志)
以上数据已经有报文了,固定访问地址、广播PDU头和MAC地址被移除;它只有广播数据—30字节,因此它适应了31字节的限制。
什么使得蓝牙广播成为iBeacon?格式由苹果规定,分解如下:
02 01 06 1A FF 4C 00 02 15: iBeacon prefix (fixed) B9 40 7F 30 F5 F8 46 6E AF F9 25 55 6B 57 FE 6D: proximity UUID (here: Estimote’s fixed UUID) 00 49: major 00 0A: minor C5: 2’s complement of measured TX power 
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如果你想用beacons试验,不需要任何特别的设备,遵循一下步骤:如果你有一台新手机(例如iPhone4s + SG3+)或者蓝牙4.0的笔记本(Retina Macbook),你可以转化以上设备成为iBeacon的发送和接受端,对于iPhone,参考“Locate iB”app在苹果应用商店,对于MacOS,参考这里,当然,也可以用电路板当beacon。

分解iBeacon数据格式

从固定的iBeacon前缀(02 01 ….15),其他的部分的意义是什么呢?
近距离UUID(B9 … 6D 在我们的例子中),是被用来区分你的beacons和其他的标识符,如果,例如beacons被用来去提供特别优惠给顾客在连锁店。所有的beacons属于一个链,应该有相同的近距离UUID,专用的为连锁店的iPhone应用,会在后台扫描给定UUID的beacons。
主编号(2字节,这里是:0x0049 (10进制73)),被用来为相关的许多beacons组团,例如在店里的所有的beacons将有相同的主标号,这样应用将知道顾客在哪个特定的商店。
次标号(2字节,这里是:0X000A,(10进制10))被用来定义独立的beacons,每一个beacon在店里将有不同的此标号,因此你知道顾客实际在哪里。

测量距离

数据最后,TX power,被用来判断离beacon的距离。这些可以被表达做为粗糙的信息(近/远/超出范围)或者作为一个以米更精确的度量(可以转换为英尺);这是如何完成的?
TX power(这里是:OxC5=197,2‘s complement = 256-197 =-59dBm)是被测量的信号强度,在距设备一米(RSSI-接受信号强度指示),作为信号衰减预期,更进一步的讲,知道一米的RSSI,并且知道当前的RSSI(我们同接受信号一起得到信息),它有可能有计算差别,iOS已经建立了模型,对于其他平台,需要手写代码,参看这里
障碍物例如家具,人或者通讯拥堵都可以降低信号,因此距离是一个估算值。

iOS 整合

iOS同iBeacons带来了一些附加的整合,你的app可以接受通知,当一个beacon出现在一个区域—不仅是app在前台运行,后台运行也可以。一个app可以订阅区域的进入/离开时间,然后它可以部分的唤醒,甚至它还未在工作,为了响应这些事件,app可以发送本地通知,提示用户打开app,看店内提示(可以从网络取数据),或者相关内容。 
更准确的,当手机不活跃时,iOS进入低功耗监控模式:仅有iBacons区域进入和退出是被检测的。当手机和app是活跃的,你可以进入搜寻模式,可以打开你去家册信号强度和更精确估算距离。
注意你的手机需要花费时间去检测beacon,首先beacons传输广播是间断的,其次你的手机不是活跃的,它也是隔一段时间检测蓝牙信号,对于被检测的beacon,这两种间隔必须重合,实际上,它可能花费15分钟去检测一个beacon。 对于一步一步写一个iOS iBeacons的应用,参考这里,Beacons制造商也提供专用的SDK,去帮助编写基于beacon的引用,看一下例子Esitmote’s iOS SDKandAndroid

下一步

现在唯一的剩下去做的事是开发一些基于beacon的引用。

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原文地址:http://blog.csdn.net/xunyn/article/details/35603011

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