iBeacon 技術工作原理：深入解析

2019 年 10 月 24 日
烽火

信標是一種無線發射器，使用低能耗藍牙技術向附近的智慧型裝置發送稱為 BLE 的訊號。藍牙信標安裝在不同位置，並透過手機向客戶發送推播通知。推播通知的內容與使用者目前位置相關。 iBeacon 技術旨在增強行銷效果並提升客戶體驗。

您來這裡是因為您想學習 iBeacon 技術。本文將引導您了解這項神奇技術的各個方面，例如其設定要求、工作原理和優勢。

什麼是 iBeacon 設備

大多數情況下，Beacon 和 iBeacon 這兩個術語可以互換使用。然而，iBeacon 實際上是 Apple 為其位置感知系統註冊的商標。它允許在不同的 Android 和 iOS 設備上運行的不同行動應用程式接收來自該設備在現實世界中的訊號。

該設備根據客戶當前位置發送包含有用資訊的推播通知。它使用低功耗藍牙 (BLE) 進行通訊。

iBeacon 系統的核心組件

為了使 iBeacon 技術有效運行，一些關鍵組件需要協同工作。 iBeacon 系統需要以下核心組件才能正常運作：

iBeacon發射器

iBeacon 發射器是一種固定在某個地方以廣播低功耗藍牙 (BLE) 訊號的小型無線裝置。
它可以放置在牆壁、天花板、架子等上，並傳輸包含唯一ID的訊號。

相容接收設備

接收裝置需要具有藍牙智慧功能才能偵測 iBeacon 訊號。
它應該運行兼容版本的 iOS 或 Android 作業系統。
大多數現代智慧型手機都具有內建藍牙，可與 iBeacons 配合使用。

用於檢測和處理 iBeacon 訊號的應用程式

接收裝置上需要一個專門的應用程式來持續掃描和偵測 iBeacon 訊號。
該應用程式根據訊號強度確定接近度並觸發通知等適當的操作。
可以使用 iBeacon 框架（如 iOS 上的 Core Location）或第三方 SDK 建立應用程式。

使用者位置權限

為了讓應用程式偵測 iBeacon 訊號，使用者需要授予位置權限。
這使得應用程式可以不斷掃描附近的 iBeacon 設備並確定距離。
權限對於 iBeacon 功能至關重要，沒有它，應用程式就無法偵測訊號。

需要注意的是，智慧型手機不會根據與信標的距離自動觸發操作。這些裝置上安裝的特定應用程式會使用不同的 API（例如 Estimote SDK 或 Apple 的其他一些原生框架）來偵測信標。藍牙官方網站上提供了完整的 BLE 相容列表，您可以在那裡驗證您的裝置。

iBeacon 技術如何運作

iBeacon 設備附著在牆壁上或放置在固定位置。 iBeacon 發射器會定期廣播低功耗藍牙 (BLE) 訊號，即使在範圍內沒有接收裝置也是如此。

iBeacons 廣播訊號

這些傳輸的訊號包含通用唯一識別碼 (UUID)、主值和次值，用於識別每個 iBeacon。 UUID 指示信標所屬的組織，而主值和次值則用於區分各個信標。 BLE 訊號的傳輸功率經過校準，因此訊號強度可以估算近距離—訊號越強，距離越近。

應用程式檢測並根據 iBeacon 訊號採取行動

在智慧型手機等接收裝置上，專門的應用程式會在背景持續掃描這些 BLE 訊號。當應用程式偵測到 iBeacon 訊號時，它會從傳輸中提取 UUID、主值和次值。使用訊號強度 (RSSI)，此應用會估算設備與 iBeacon 的距離。應用會利用 UUID 和主要/次要值識別檢測到的特定 iBeacon。如有需要，應用程式可以根據該 iBeacon 的規則觸發相應的操作，例如推播通知或訊息彈出視窗。如果沒有相關的應用，就無法擷取 iBeacon 廣播。

iBeacon s伊格納爾 i識別碼 – UUID， M少校， M微小的, 發射功率

iBeacon 標準使用 BLE 訊號向附近的裝置廣播識別資訊。每次 iBeacon 傳輸包含 4 個主要識別碼：

唯一通用識別碼 – UUID： 這基本上是一個 16 位元組的字串，用於為 iBeacon 提供唯一的識別。例如，如果可口可樂在雜貨店中部署了一個信標網絡，那麼所有屬於可口可樂的信標都具有相同的 UUID 代碼。此唯一識別碼包含與信標相關的常規訊息，例如誰擁有它以及哪個企業擁有它。

重大的： 這基本上是一個兩位元組的字串，用於在較大的信標組中唯一地識別較小的信標子集。例如，如果可口可樂在某個雜貨店使用 4 個信標，則所有 4 個信標都包含相同的主要資訊。這有助於可口可樂了解其顧客在特定商店中的確切位置。

次要： 這也是一個兩位元組的字串，用於識別單一 Beacon。我們再次以可口可樂為例。一家雜貨店裡有 4 個 Beacon。所有 4 個 Beacon 都有一個唯一的 Minor。因此，Minor 可以幫助公司唯一地識別顧客在店內的確切位置。

發射功率： 它提供使用者與信標的近距離。發射功率如何運作？發射功率決定了距離信標設備精確 1 公尺處的訊號強度。它是硬編碼的，並且預先校準，因此設備會以此為基準，提供使用者預估的距離。

關鍵 diBeacon 和 Eddystone 之間的區別

iBeacon 和 Eddystone 都是低功耗藍牙 (BLE) 信標協議，但它們之間存在一些關鍵差異。

技術： iBeacon 技術本質上是一種由 Apple 開發的信標協議，因此 Apple 控制其所有規範。 iOS 7 及更高版本支援此協議，讓 iPad 和 iPhone 掃描附近的不同藍牙裝置。另一方面，Eddystone 信標是開源信標，任何企業都可以以實惠的價格製造。任何人都可以使用 GitHub 上的規範。

兼容性： iBeacon 相容於 Android 和 iOS，但僅支援 iOS 系統。而 Eddystone 則相容於 Android、iOS 以及所有支援 BLE 信標的平台。

易於使用： iBeacon 的實作極為簡單。然而，Eddystone 則更加靈活，整合起來需要更多程式碼。實際上，不同的公司開發 Eddystone 信標的方式各不相同，因此可能會比較複雜。

用法： 在 iBeacon 中，UUID（一種特定程式碼）與開發者的伺服器建立連結。當此代碼發送到任何智慧型手機時，設備都需要一個特殊的應用程式在收到代碼後執行一項特殊任務。因此，它需要應用程式才能正常工作。而 Eddystone 使用 URL 而不是 UUID，以便使用者可以輕鬆地在瀏覽器中開啟 URL。因此，它不需要任何應用程式即可工作。

安全和隱私： iBeacon 的訊號是公開傳輸的。任何人都可以透過 iOS 裝置輕鬆檢測到它。此外，Android 和 iOS 上都有不同的應用程式可以偵測 UUID 碼。因此，它並不十分安全。不過，Eddystone 擁有一項名為「臨時識別碼」的功能，允許信標發送訊號，只有授權的用戶端才能識別該訊號。

API： 由於 iBeacon 是專有軟體，因此不包含特定的 API。然而，Eddystone 是開源軟體，其 API 可供開放使用。

總的來說，兩種 Beacon 各有優缺點，您可以根據自己的需求選擇。如果您想開發自己的 Beacon，Eddystone 絕對是您的不二之選，因為它是開源的。

iBeacon 的相容設備和作業系統版本

為了使 iBeacon 技術正常運作，接收設備和應用需要與 iBeacon 協定相容。啟用 iBeacon 通訊的關鍵因素包括適當的硬體、作業系統版本、位置權限以及整合的應用程式。以下是 iOS 和 Android 相容性注意事項概述：

與 iBeacon 相容的 iOS 設備

iBeacon 需要配備藍牙 4.0 或更高版本的 iPhone、iPad 或 iPod Touch 機型。這包括 iPhone 4S 或更新機型。
要使用完整的微定位和背景偵測功能，iOS 裝置需要 iOS 7 或更高版本。早期版本的 iOS 系統支援有限。
使用者必須授予應用程式位置權限才能偵測 iBeacons。

與 iBeacon 相容的 Android 設備

大多數現代 Android 智慧型手機在硬體層面支援 iBeacon 通訊。
軟體方面，建議使用 Android 5.0 Lollipop 或更高版本，以便更好地整合 iBeacon。早期版本的 Android 作業系統支援有限。
不需要特殊硬件，但必須打開設備的藍牙才能檢測 iBeacons。

iBeacon 互動所需的應用

在 iOS 和 Android 平台上，都需要支援 iBeacon 的專用應用程式。
許多第三方應用程式提供開箱即用的 iBeacon 檢測和整合功能。
對於自訂應用程序，可以使用原生 iOS 或 Android iBeacon API 來建立 iBeacon 功能。
應用程式必須請求使用者位置權限以及藍牙存取權限。

現實世界的 iBeacon 應用程式和用例

iBeacon 技術在行銷策略中發揮重要作用。以下是 iBeacon 技術在不同行業的一些常見用例：

微定位及室內導航： iBeacon 可以在 GPS 經常失效的室內環境中提供精確的位置資料。應用程式可以使用 iBeacon 引導使用者遊覽博物館、機場、雜貨店等場所。

近距離行銷與通知： 當顧客進入不同的部門時，商店可以向他們發送優惠和推薦通知。博物館可以提供更多有關用戶附近展覽的資訊。

資產追踪： 放置在設備和庫存上的 iBeacon 可以追蹤它們在倉庫、辦公室等中的移動和位置。工作人員可以快速找到共享資源。

考勤監控： 學校和活動可以透過偵測人員何時進入/離開 iBeacon 區域來點名。此操作匿名進行，無需使用者簽到。

非接觸式付款： iBeacon 支援基於位置的行動支付。無需打開應用程序，用戶在商店中移動時即可自動完成付款。

iBeacons 擁有精準的微位置感知能力，並能夠觸發情境通知，從而開闢了許多基於近距離感知的全新應用。零售、活動規劃、交通、製造以及許多其他行業都可以從這項用途廣泛的技術中受益。

iBeacon 消耗多少能量

信標基本上是獨立的設備，利用電池工作。因此，了解 iBeacon 的能耗至關重要。因此，一個問題隨之而來：信標在電池耗盡之前能工作多久？正如我們已經提到的，這些設備採用低功耗藍牙技術，因此它們不太可能消耗太多電力。

粗略地說，一個普通的信標至少可以工作一整年，而且不需要更換電池。此外，電池壽命也取決於信標的類型。例如，我們的 M1 硬幣信標提供 16 個月的電池壽命，而 M3工業燈塔電池壽命長達20年。

iBeacon 協議有多安全

iBeacon 協定的安全性有疑問。請記住，該協議根本不提供任何安全性。基本上，掃描您的信標 ID 非常容易。因此，如果您找到了 UUID、主/次字串或 ID，您可以輕鬆克隆該信標，方法是將其當前參數分配給另一個信標設備，或使用您的智慧型手機模擬該設備。雖然並非所有智慧型手機都能夠模擬信標，但未來這個數字將會上升。

最好不要使用 iBeacon 技術來交換敏感資料。讓我們透過一個假設的情況來理解該設備的安全性。假設您使用此設備打開大門。您的授權員工掃描其信標來進出。眾所周知，信標的平均覆蓋範圍約為 30 米，這意味著犯罪分子可以輕鬆地在您家或辦公室以外的某個地方創建與原始信標相同的信標鑰匙。這樣，他就可以使用該鑰匙來打開門。

你可能會想，罪犯是如何取得信標ID的？這沒什麼大不了的。市面上有各種不同的應用程式提供此功能。這些應用程式會提供特定範圍內的所有信標資訊。