介绍如何通过蓝牙Mesh的配置文件实现热门的实时定位服务

Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）做为蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）的重要成员，正不遗馀力推广新一代蓝牙网状网络（Mesh）协议的应用。我们将通过转发本篇由蓝牙SIG在博客中刊登的文章，进一步为行业人士介绍如何通过蓝牙Mesh的配置文件实现热门的实时定位服务（RTLS）。

蓝牙应用用于实时定位服务的优势

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。而新的蓝牙Mesh协议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。

满足应用的严苛要求

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。