商家
本文主要探討相關應用及信標基礎設施的實現與規劃。基於BLE信標的應用日益普及，尤其推動了結構化規劃的需求。因此，藍牙技術在我們專案中持續發展，並變得越來越重要。
除了這些合理的保留意見外，藍牙應用的使用確實能夠帶來真正的附加價值。與所有應用一樣，必須根據具體情況進行考慮。例如，與我們日常諮詢中考慮的許多情況不同，工業領域，尤其是生產領域的信標應用相當罕見。在其他領域，例如在智慧型手機作為核心工具的辦公環境中，情況可能會截然不同。因此，有必要對此類應用的範圍、優勢和規劃方法進行研究，這既有意義又有益。
對於藍牙本身而言，智慧型手機或與相應廣泛且可用的系統連接通常是重要的基礎。因此，可用應用程式的選擇不僅限於智慧型手機與免持系統或耳機的連接，也不僅限於筆記型電腦與各種週邊設備的連接。越來越多的應用程式正在基於藍牙進入現代建築。
如果越來越多的應用程式（例如智慧型手機應用程式）是基於低功耗藍牙信標，並需要合適的信標基礎設施，那麼藍牙供電的規劃就變得越來越重要。應始終進行結構化的規劃，尤其是在涉及生產關鍵需求的情況下。
在此背景下，這不僅涉及發射器和接收器位置等基本面。我們從傳統網路規劃中了解到的其他方面也發揮著越來越重要的作用。
這裡最重要的例子或許是安全性。鑑於目前許多藍牙實作中都存在安全漏洞，這一點再次凸顯。藍牙使用的加密技術有漏洞。在典型的信標應用中，這一點通常不那麼重要。然而，一旦藍牙的其他用途發揮作用，安全管理就變得至關重要。
信標基礎設施的技術基礎
目前存在大量不同的信標標準，其中最著名的四個是 iBeacon、Eddystone、uiBeacon 和 ALT-Beacon。前兩個標準尤其重要，因為它們得到了 Apple（iBeacon）和 Google（Eddystone）的支持。無論用戶在行動裝置上使用 iPhone、Android 或 Windows 作業系統，這些訊號都能被所有裝置辨識。 iBeacon 協定自 Android 4.3 版本起就已支援。
由於不同的信標協定都屬於低功耗藍牙標準，因此其結構非常相似。因此，本文將更詳細地介紹 iBeacon 資料包。它是低功耗藍牙有效載荷的一部分，而有效載荷又是實際 BLE 幀的協定資料單元 (PDU) 的一部分。這意味著，在一個 BLE 訊框中，31 個位元組中的 47 個可用於 iBeacon 資料。資料量看似不大，但信標的概念要求智慧功能存在於應用程式中，而不是信標本身。
低功耗藍牙中 iBeacon 幀的資料結構
無論採用何種協議，信標始終會提供幾條訊息，並以固定間隔發送。這些資訊包括通用唯一識別碼 (UUID)、主識別碼、次識別碼和發射功率。前者的資料量為 128 位元。因此，一個信標可以傳輸 160 位元用戶資料。這使得各種應用能夠良好地建構不同的資訊。例如，UUID 可以指公司，主識別碼指建築物，次識別碼指建築物內的特定位置。
TX Power 值決定了終端設備能否估算與信標之間的距離。設備會以二進制補碼的形式傳輸自身訊號強度資訊。例如，值 0xC8 = 200，二進位補碼 = 256-200 = 56，因此訊號訊號的編碼訊號強度為 -56 dBm。這是接收訊號強度指示器 (RSSI) 的指標，指示在距離物體一公尺處測量時訊號強度應為多少。當然，這裡不考慮實際存在的情況。信標和接收器之間的牆壁或人員會嚴重影響測量的場強。對於訊號接收器而言，無法判斷訊號距離是否很遠，是否是實際上更近的訊號的回波，或者發射器和接收器之間是否存在障礙物。儘管如此，該值可以提高相對於信標位置的定位精度。
燈塔在現代建築上的應用
在現代建築中，除了傳統的辦公室通訊之外，越來越多的應用需要數據連接。這裡我們指的不僅是工作場所週邊設備的連接，例如滑鼠、鍵盤或耳機。
許多其他終端設備的連接通常不需要傳統的有線網路。如今，透過 WLAN 連線已成為標準做法。即使在有線網路仍然占主導地位的客戶專案中，無線應用的趨勢也顯而易見。如今，尤其是在未來的建築中，可以預見越來越多的終端設備將採用無線連接。這種發展趨勢的一個後果是，通常需要廣泛的 WLAN 覆蓋範圍。基於此，一系列基於 BLE 信標的藍牙應用都需要使用蜂窩網路或 WLAN 進行二次資料連線。
典型的 BLE 信標應用並非單獨應用，而是需要額外的資料連線。網路上可用的服務和服務如下圖所示。如有疑問，必須規劃並提供此連接。
信標最明顯的應用場景是位置相關應用。例如，在設置大量信標的零售區域，人們嘗試分析並影響顧客的購買行為。這種「鄰近行銷」至少在歐洲收效甚微，取而代之的是越來越多的室內導航系統，這應該能讓使用者在陌生的建築物中更輕鬆地找到方向。
未來建築的概念將進一步延伸：電梯將利用感測器報告預計即將出現故障，並通知維修技術人員。維修技術人員進入樓內後，會自動取得電子門鎖所需的鎖定授權，並透過應用程式使用藍牙信標引導至相應的維修室。到達維修室後，電梯上的信標會連結到設備目前的維修手冊，技術人員可以調出先前的維護和維修歷史記錄。
該技術的應用領域多種多樣，並且由於易於改造，對於現有的信標基礎設施也具有吸引力。
任何去過亞琛診所的人都會體會到室內導航在蜿蜒走廊中導航的價值。診所的一些站點配備了信標，可以為患者提供部分導航。遺憾的是，診所並沒有安裝信標，只有極少數區域安裝了。作為一個概念驗證項目，這確實是一個有趣的項目，但如果不進行全面推廣，很難獲得用戶的認可。
同樣，博物館也可以輕鬆地透過在展品上安裝信標來擴展，並用博物館應用程式取代先前的語音導覽。這也能提升顧客的忠誠度，超越個人參觀。研究表明，許多用戶在參觀後會離開行動裝置上的應用程式。這反過來又使營運商能夠向遊客告知新的展覽或促銷活動。
展會也能從這項技術中受益。採用低功耗藍牙 (BLE) 技術的展會應用程式不僅能為用戶提供室內導航或展會導覽，還能幫助營運商分析和控制客流量。如果某個展廳人滿為患，用戶可能會很高興地獲悉另一個展廳目前幾乎沒有訪客。
當然，應用程式用戶可能會發現，在原本應該空蕩蕩的展廳裡，所有用戶都在閒逛，沒有智慧型手機和展會應用程序，而係統對此卻「視而不見」。然而，基於典型的使用者行為（或根據統計平均值）並藉助合適的軟體，通常可以做出相應的準確預測。
為建築物提供區域性的信標技術也帶來了許多新的使用概念。從未使用的會議室無需清潔（或減少清潔頻率）。從未使用過的會議室或許可以得到更好的利用。為此，可以使用匿名資料來取得相應區域的使用情況。
使用藍牙信標定位
使用信標設備時有三種不同的用例，以下將進行更詳細的解釋並以示意圖形式顯示。
使用信標的不同方式；左：透過固定信標導航；中：透過物體上的移動信標進行追蹤；右：兩種方法的結合
室內導航的一種可能設定假設信標位置固定，並且應用程式知道每個信標的具體位置。信標基礎設施內的位置可以透過三邊測量法來確定。通常情況下，會使用行動裝置的附加感測器。加速度感應器可以支援位置確定，目前所有手機都內建了加速度感應器。
資產追蹤需要了解信標的位置。因此，需要定位的組件配備了信標，然後可以在基礎設施內進行定位。例如，在醫療保健領域，這目前是一個非常重要的應用，需要更頻繁地進行規劃。營運商希望了解某些資源的位置。
背後的理念是，您可以用它來更好地規劃資源，減少尋找相應組件的時間。此外，您還可以獲得有關實際使用情況的資訊。在此類應用中，通常會使用具有附加 BLE 技術的 WLAN 存取點。
如果使用這樣的基礎設施，您還可以將兩種方法結合起來，實現室內導航和資產跟踪，從而為建築物的使用創造附加價值。由於信標價格低廉，這不需要高昂的投資成本。您可以先在一個區域推廣這項技術，然後逐步擴展。然而，必須注意的是，增加信標數量並不一定能提高定位精度。如果信標訊號過多，精度反而會下降 [Li 2015]。為了實現廣泛的應用，精心規劃信標基礎設施是明智且必要的。
信標資產追蹤規劃依據
在本文中，資產追蹤是指基於信標的物件追蹤等。其基礎通常是追蹤放置在待追蹤物體上的移動藍牙信標。這些信標由對應的藍牙接收器定位。因此，您需要一個由接收信標的藍牙接收器組成的基礎架構。底層信標基礎設施可以評估資料並最終確定信標的位置。
使用三邊測量法確定位置
從技術和規劃角度來看，這很像基於 WLAN 存取點資料包訊號強度對 WLAN 終端設備進行定位。與使用 WLAN 進行定位相比，BLE 所需的接收站數量通常較少。但最終，這取決於結構環境、應用的精度要求以及其他框架參數。因此，部分規劃與 WLAN 規劃類似。與無線電小區類似，必須定義和規劃相應的覆蓋區域。
因此，許多專業環境中可用的 WLAN 存取點現在也是藍色的，這並不奇怪
附一個藍牙無線電模組。這樣一來，對應的藍牙信標基礎架構就已經透過 WLAN 基礎架構建立好了。在很大程度上，資產追蹤應用的規劃幾乎就是典型的基礎設施規劃。
WLAN 規劃工具現已支援藍牙規劃的首批基本功能 [openreality.com]。您可以使用廣受歡迎的 Ekahau Site Survey 工具模擬與 WLAN 類似的 BLE 覆蓋範圍。此功能目前僅限於顯示能夠接收足夠訊號強度的最低信標數量的無線電小區。遺憾的是，目前版本尚無法直接得出關於定位精度的結論。
信標管理、位置確定以及可能的其他管理功能需要相應的平台。 WLAN 製造商也提供了相應的解決方案。
這種架構還可以監控電池供電的信標。由於系統可以返回已安裝信標的狀態，因此可以簡化預計在實施幾年後進行的電池更換工作。根據製造商的資訊和配置，電池可能需要在3年甚至8年後更換。此外，由於必須記錄信標基礎設施並維護整個架構，因此還需要完成其他操作任務。此外，還必須考慮並執行與安全相關的方面，例如更新目前軟體和韌體版本。必須考慮並執行相應的工作。
除了架構之外，另一個重要任務是基於架構進行應用程式規劃。因此，不僅需要對基礎設施的構思進行結構化的規劃，還需要對應用程式的實施進行規劃。這包括需求分析、粗略概念的提出、信標基礎設施需求的定義（從所需的精度到覆蓋區域），以及相應的應用程式和使用者介面的細節。
由於永久安裝的資產是藍牙資產追蹤架構的基礎，因此類似於傳統 WLAN 規劃的規劃方法非常有用。其結果與 WLAN 規劃過程類似。需要注意的是，規劃信標位置通常需要較少的牽引力。原因之一是信標價格低廉，且對基礎設施的要求通常較低。此外，在追蹤和追溯應用中，如果同時使用 WLAN 基礎設施，則 WLAN 規劃中已經預先確定了一定比例的牽引力。
因此，圖 5 所示的規劃各個面向與經典的 WLAN 規劃類似，但不需要相同的深度。在規劃基礎設施時，了解並考慮應用的參數（例如所需的定位精度）已經非常重要。因此，與應用程式開發相結合通常很有用。規劃基於基礎設施的藍牙架構的重要要求特別是要使用藍牙實現的應用的要求。就資產追蹤而言，這些要求包括區域覆蓋範圍和所需定位的精確度。需要確定在哪些建築物（或地形）區域需要相應的精度。這進而決定了用於定位的 BLE 接收器所需的密度。
藍牙規劃結構類似 WLAN 規劃
規劃基礎導航/基於應用程式的應用程式
與上述配備信標的物件定位不同，智慧型手機應用程式中的典型導航或位置確定不需要廣泛的信標基礎設施。
藍牙信標通常構成此處的基礎設施。加上網路中的對應服務，即可完成位置確定。智慧型手機或應用程式會接收多個信標。在此基礎上，相應的服務可以透過資料連接（例如 WLAN 或行動無線電）計算位置。即使不需要與 WLAN 存取點相當的基礎設施，也需要特定的架構。因此，後端的可用性要求也隨之而來。這些要求可能與其他網路基礎設施的要求相當。
為了確定精確位置，智慧型手機必須接收並評估足夠數量的 BLE 信標。根據製造商的不同，使用安裝在 WLAN 接入點中的藍牙模組來監控信標也是可行的，這樣可以透過監控信標來控制營運成本。
同樣，接入點中的藍牙發射器通常可以用作信標。因此，WLAN 基礎設施實現了額外的用途，並構成了無需電池供電的信標基礎電源。此外，一些製造商定制的特殊形狀也值得一提。例如，思科提供所謂的信標點。結合同一製造商的後端基礎設施，可以透過相應的有線 BLE 基礎設施靈活地放置「虛擬」信標。使用具有相應接收特性和硬體及軟體的扇區天線，可以根據房間內的不同位置接收不同的信標。然後，背後的系統會計算位置。
無論如何，規劃和測試都應在實施前進行。不同的精度要求會導致實施結果有差異。在傳統的基於應用程式的定位和導航中，規劃信標位置與 WLAN 的規劃流程有明顯差異。這主要是因為通常沒有傳統的基礎設施，或者這些基礎設施的建設程度有限（取決於製造商）。
這樣就省去了諸如在位置規劃中規劃無源基礎設施之類的環節。然而，由於在選擇信標位置時必須考慮區域覆蓋範圍和定位精度要求，因此必須定義框架參數和要求。還應注意，在許多情況下，尤其是對於電池供電的信標，後續只需相對較少的努力即可進行調整或添加其他信標。
摘要
這清楚地表明，由於相關應用的增多，藍牙正變得越來越重要。儘管在許多應用中，該技術與其他網路信標基礎設施技術的工作方式截然不同，但仔細研究並進行結構化規劃仍然大有裨益。
這始於應用程式的規劃，並持續到規劃對WLAN等網路技術的影響。藍牙規劃不能忽視網路規劃的經典方面，例如需求分析、供應區域定義等。
如果您目前正在規劃 WLAN 基礎設施，那麼您應該考慮信標技術，因為它能夠以較低的投資成本帶來巨大的附加價值。目前，經典的規劃軟體只能部分地創建 BLE 基礎設施的真實模擬。然而，隨著頻率的提高，以及細節程度的提升，這很快就會成為可能。現在，您可以在對應的軟體中找到所需規劃選項的初步方案。
根據具體應用，應用的信標基礎設施規劃可能低於傳統網絡，因為重點通常放在軟體或智慧型手機應用程式上。因此，不應低估IT部門經常承擔的營運責任。最遲當需要透過WLAN或透過WLAN基礎設施支援BLE連線時，IT部門就會承擔新的責任。總而言之，這需要額外的努力。因此，藍牙也應該在目前的IT規劃和策略定位中發揮作用，並受到重視。
