低功耗藍牙（消費者稱為“智能藍牙”）是一種超低功耗無線鏈路，與大多數(shù)智能手機中嵌入的藍牙智能就緒技術兼容。在過去幾年中，蘋果、谷歌和微軟等主要科技公司宣布對最新版本藍牙技術的原生支持，包括API。這種支持使工程師更容易開發(fā)可穿戴設備，利用相關的基于智能手機的應用程序來最大化其實用性。

此外，智能藍牙需要很少的電池電量，有助于延長主機可穿戴設備小容量電池的使用壽命。智能手表，如麥哲倫的Echo，可以從智能手機發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（同時還允許用戶從手腕控制智能手機功能，如音樂回放），從單個CR2032紐扣電池傳輸和接收長達11個月。

但是，盡管智能手表令人印象深刻，但它們的功能依賴于智能手機的密切存在來提供繁重的計算提升和互聯(lián)網(wǎng)連接。未來的可穿戴設備將是更強大的產(chǎn)品，能夠獨立于移動設備運行，并作為連接到物聯(lián)網(wǎng)的獨立“物件”發(fā)揮作用。由于新一代功能強大的藍牙智能SoC集成了具有足夠功率的處理器，可以直接與互聯(lián)網(wǎng)上的其他設備進行通信并運行復雜的應用程序，其中一些產(chǎn)品已經(jīng)在開發(fā)中，同時擁有適度的電流消耗以延長電池壽命。

從網(wǎng)關到網(wǎng)橋

如今，藍牙智能可穿戴設備只能使用智能手機作為網(wǎng)關連接到互聯(lián)網(wǎng)。管理到互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖陀嬎隳芰︸v留在移動設備上。對于“物聯(lián)網(wǎng)”（連接到用戶智能手機的個人無線外圍設備）來說，這是一個可以接受的解決方案，但對于未來需要自主操作的可穿戴設備來說卻不切實際。

允許智能藍牙設備直接連接到互聯(lián)網(wǎng)的一個關鍵發(fā)展是在藍牙智能堆棧中添加IPv6層。這種架構允許藍牙智能設備使用低功耗藍牙協(xié)議作為平臺來支持IPv6通信。這項技術被稱為“通過智能藍牙的IPv6”。

IPv6正在逐漸取代IPv4作為互聯(lián)網(wǎng)的尋址和通信協(xié)議，因為它為構成物聯(lián)網(wǎng)的預期數(shù)萬億個事物提供了更多的個人IP地址。支持 IPv6 的智能藍牙設備可以與其他支持 IPv6 的智能設備通信（即使它們使用不兼容的無線技術），而無需網(wǎng)關的中間服務。

除了使用智能手機網(wǎng)關之外，下一代可穿戴設備還將通過廉價的無頭路由器連接到云，這些路由器充當橋梁，將信息中繼到互聯(lián)網(wǎng)上的其他設備，而無需執(zhí)行任何分析或操作。這些橋不需要復雜的操作系統(tǒng)，因此生產(chǎn)和部署成本低廉。此外，數(shù)百萬臺已經(jīng)投入使用但以前與藍牙智能傳感器不兼容的設備（如機頂盒或Wi-Fi路由器）將能夠充當路由器。

但是，將IPv6功能添加到藍牙智能設備有多容易呢？答案是：遠非微不足道。幸運的是，藍牙特別興趣小組（SIG）通過引入與藍牙v4.1及更高版本兼容的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議支持配置文件（ISPS）使事情變得更加容易。

雖然IPSP指出該協(xié)議“允許設備發(fā)現(xiàn)并與支持IPSP的其他設備進行通信。..。..根據(jù)藍牙 SIG，通過藍牙低功耗傳輸使用 IPv6 數(shù)據(jù)包“，IPSP 不做的是指定如何通過智能藍牙傳輸 IPv6 數(shù)據(jù)包。它只是促進了配備IPSP的藍牙智能設備之間的通信。有關如何通過藍牙傳輸 IPv6 數(shù)據(jù)包的精確文檔，可從 IETF 的一份名為“通過低功耗藍牙傳輸 IPv6 數(shù)據(jù)包”的文檔中找到。

處理器功率倍增

前幾代藍牙智能 SoC 通常使用嵌入式 ARM Cortex-M0 或 -M3 處理器，能夠通過智能藍牙運行 IPv6。例如，北歐半導體早在2014年12月就在其運行nRF51系列SoC的藍牙智能軟件之上發(fā)布了一個完整的IP堆棧。有了這個，開發(fā)人員可以使用與Arduino和Raspberry Pi平臺兼容的物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)套件（SDK）來創(chuàng)建一個無頭路由器，以便在試驗通過異構IP網(wǎng)絡進行通信的藍牙智能設備時使用。

但是，IPv6-ove-藍牙智能操作雖然對于相對簡單的應用（如溫度或濕度傳感器）實用，但在ARM Cortex-M0或-M3處理器中留下的處理器開銷很小，并且缺乏RAM和閃存來運行獨立可穿戴設備消費者所需的復雜應用。如今開發(fā)此類產(chǎn)品可能需要額外的（外部）處理器和內存資源，從而導致更大的設計復雜性，更大的設備和更大的功耗 - 這幾乎不是市場領先的可穿戴設備的配方。

相反，下一代可穿戴設備需要具有足夠計算性能和內存分配的藍牙智能SoC，以便在藍牙智能堆棧上運行IPv6，并具有足夠的儲備來支持一套復雜的應用程序。芯片需要以比現(xiàn)代解決方案更低的功耗來做到這一點，以便未來可穿戴設備的電池壽命不會受到影響。為了使事情變得更加復雜，無線鏈路（可用于發(fā)送健康，財務和其他敏感個人數(shù)據(jù)）需要高度安全。通過藍牙智能鏈路將未受保護的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇诖械闹悄苁謾C是一回事，將其發(fā)送到（可能是公共）路由器是另一回事。

幸運的是，IPv6從根本上比IPv4更安全。該技術包括，例如，IP安全（IPsec），它為IP層的流量提供可互操作，高質量和基于加密的安全服務（IPsec在IPv4中是可選的，但在IPv6中是強制性的）。IPsec 通過使用兩種協(xié)議為每個 IP 數(shù)據(jù)包提供真實性、完整性、機密性和訪問控制：身份驗證標頭 （AH） 和封裝安全有效負載 （ESP）。缺點是額外的安全性增加了處理器的負載。

nRF52 系列 SoC 的核心是采用 64 MHz ARM Cortex-M4F 處理器，可提供高達 60% 的通用處理能力，與基于 ARM Cortex-M0/M3 的智能藍牙解決方案相比，浮點數(shù)增加 10 倍，DSP 性能提高兩倍。為了充分利用處理器的性能，確保支持復雜的應用程序，并允許全面的無線固件更新，SoC 包括 512 KB 閃存和 64 KB RAM。

ARM 皮質-M4F 處理器非常高效地開展業(yè)務。nRF52 系列中的處理器采用業(yè)界公認的 EEMBC 基準測試，可提供 90 CoreMark/mA 的性能，在相同的功耗下，處理能力是 ARM Cortex-M0/M3 器件的兩倍。Nordic 的 nRF52 系列藍牙智能 SoC 與具有 -96 dB RX 靈敏度和 5.5 mA 峰值 RX/TX 電流的超低功耗 2.4 GHz 藍牙智能無線電相結合，為開發(fā)人員提供了功能強大的單芯片解決方案，適用于與上一代 SoC 相比功耗更低的互聯(lián)網(wǎng)連接可穿戴設備。

說同一種語言

物聯(lián)網(wǎng)正處于形成時期，在其承諾實現(xiàn)之前，許多技術挑戰(zhàn)仍然存在。但大多數(shù)行業(yè)觀察人士都認為，擴散將依賴于構成網(wǎng)絡說相同語言的“事物”，以限制復雜性和成本。IPv6 是互聯(lián)網(wǎng)通信的首選協(xié)議，各種類型的無線產(chǎn)品（包括智能藍牙、IEEE 802.15.4 和 Wi-Fi）的制造商正在調整其技術以包括 IPv6 傳輸層。

可穿戴設備作為一個擁有不斷增長的消費者基礎的成熟市場，是一個技術領域，它準備通過利用一系列新的藍牙智能SoC，從物聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的飛躍。這些單芯片解決方案具有通過藍牙支持IPv6智能通信和復雜軟件的處理能力，而無需智能手機的資源。這種能力為可穿戴設備開辟了數(shù)千種新應用，超越了當前的智能手表和健身手鐲利基市場。

審核編輯：郭婷