iBeacon 規範

2019 年 11 月 30 日
烽火

2013 年 4.0 月，蘋果公司發布了在無線通訊領域的另一項重大成果—iBeacon。這項技術當時並未引起太多關注，但仍令人印象深刻。它是基於藍牙 2010（XNUMX 年推出），也就是我們所謂的低功耗藍牙 (BLE) 技術。 iBeacon 規範代表了近距離服務領域的重大進步，優化了 BLE 的核心優勢。

引言至 iBApple 提供的 eacon

iBeacon 是一種藍牙廣播協定。該協議主要指導藍牙信標需要廣播哪些數據以及以何種格式進行廣播。如果您想查看完整的 iBeacon 規範，可以訪問 Apple 官方網站獲取 iBeacon.

Apple iBeacon 並非一款可以在 Apple Store 購買的硬體產品。它更像是一套基於 BLE 的近距離感應規則（如果從技術角度來說，可以稱之為協定規範）。 iBeacon 採用的是低功耗藍牙近距離偵測技術。

蘋果公司是將 iBeacon 推向世界的公司。正如我們在蘋果品牌標誌中所看到的，iBeacon 中的「i」代表蘋果的實現。然而，其底層技術並非專有。它基於藍牙 4.0 BLE 協議，可以在任何相容設備上實現，而不僅僅是 iOS 產品。隨後，市場上也出現了其他科技巨頭的信標服務和設備的激增，例如Google的 Eddystone。

iBeacon 規範如何運作

iBeacon 技術採用了低功耗藍牙 (BLE)，它是 4.0 年發布的藍牙 2010 規範的一部分。 iBeacon 的核心是廣播。 iBeacon 無需連接即可運作。 APP 獲取的所有資訊都會被廣播出去。

廣播廣告資料包的基本方法相同。信標設備向所有三個廣告通道發送相同的資料包。當接收器收到資料包時，它會判斷該資料包的相關性。這表示接收器會檢查該廣告資料包是否可解碼。如果可解碼，則執行進一步的操作。

iBeacon 通訊是單向的：信標會持續廣播小型資料包。任何支援 BLE 的裝置都可以接收這些傳輸。這些資料包包含唯一識別碼和其他資訊。當相容設備進入信標的覆蓋範圍時，它會偵測到該訊號，並根據訊號強度估算其與信標的距離。

iBeacon 廣播與編碼

iBeacon 的核心在於廣播。每個 iBeacon 裝置都有一個獨特的 ID（UUID + 主裝置 ID + 次裝置 ID）。此 ID 標示了設備廣播範圍內的特定區域。本文將重點放在幾個關鍵面向：iBeacon 會廣播哪些資訊？您需要傳輸哪些資訊？以及預設的技術要求。

關鍵的 iBeacon 資料包格式包括:

UUID（通用唯一識別碼）：UUID 的大小為 16 個位元組。通常使用字串來表示它。

主版本號：主版本號由 2 個位元組組成。它基本上是一個介於 1 到 65,535 之間的數字。

次要的：次要的大小為 2 個位元組，與主要的類似。

這種標識符的設計用於在數千個 Beacon 中不均勻地識別一個 Beacon。它們共同作用，識別出哪個組中的哪個 iBeacon 正在傳輸資料。因此，這種資料包格式對於建立大型 Beacon 網路非常有用。

iBeacon 廣播資料包中的附加元素:

廣告欄位長度：這告訴您廣告中有多少有用的資料。

類型：我們在這裡處理什麼類型的廣告？

CompanyID：由藍牙技術聯盟分配的兩位元組公司識別碼。這有助於應用程式正確解析資料欄位。 Apple 的 CompanyID 為 0x004C，而 Nordic Semiconductor 的 CompanyID 為 0x0059。

iBeacon 類型：始終設定為 0x02，表示“我是近距離信標！”

iBeacon 長度：該訊息的其餘部分有多長？

TxPower：表示校準後 1 公尺處的 RSSI。這就像一個衡量您距離信標有多遠的尺度。

以一家使用 iBeacon 的全國性零售連鎖店為例。所有門市的所有 Beacon 共用一個 UUID。每家店都有自己的「主」值，而每個部門呢？它們又有唯一的「次」值。因此，當顧客走進門時，系統可以向他們推送各種訊息，從全店促銷到鞋類部門的特別優惠。

iBeacon技術的核心應用

iBeacon 是一種位置感知技術，主要有兩個應用：

基於接近度的通知

當使用者進入特定的信標區域時，iBeacon 可以觸發訊息推播。 iOS 7 以上版本系統原生支援 iBeacon 偵測。當使用者的裝置進入受監控的 iBeacon 範圍時，它可以喚醒關聯的應用。

室內定位

iBeacon 使用接收訊號強度指示 (RSSI) 來估算設備距離。 iOS SDK 提供了一個以公尺為單位的精確度值，表示與 iBeacon 的距離。由於訊號波動和環境因素的影響，Apple 定義了四個接近範圍：

立即：< 1 米
近距：1-3米
遠：相對而言，不一定表示距離很遠
未知：初始化期間或無法確定距離時發生

這裡的「遠」狀態並不意味著設備距離 iBeacon 很遠。事實上，它可能非常近——例如只有一公尺遠。我們只是缺乏足夠的數據來確認它就在附近。「遠」的真正意義是「在這個範圍內的某個地方」——設備可能在這個範圍內的任何地方。

室內定位策略包括：

單點：使用最近的信標座標作為使用者的位置
兩點定位：根據兩個信標的 RSSI 訊號計算位置
多點：使用三個或更多信標進行三角定位

這些方法可以應用於我們稍後將討論的各種場景，例如在博物館中提供基於位置的資訊或增強大型室內空間中的導航。

現實世界中的 iBeacon 用例

iBeacon 技術的多功能性使其被廣泛應用於各種創新應用。以下是一些實際應用案例：

天氣助理：一家日本公司開發了一款基於 iBeacon 的解決方案，用於防止下雨天忘記帶傘。用戶將一個小型 iBeacon 設備放置在門附近，它會觸發應用程式自動發送天氣警報。
行李追蹤：旅客可以將 iBeacon 連接到行李上。當行李在機場行李輸送帶上接近時，應用程式會自動提醒使用者。無需在傳送帶周圍擁擠等候。
互動藝術展：一家義大利博物館使用我們的 iBeacon 設備（L01A 尋路標籤）提供位置感知的數位導覽和導航。當參觀者在展廳中穿梭時，他們的智慧型手機會解鎖與藝術品相關的資訊。