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　　物聯網(IoT)是一個宏大的愿景，這將由融合異構網絡并且增添數十億個無線連接“物品”的第三層來實現。這些物品將包括我們日常使用的洗衣機、冰箱、咖啡滲濾壺，甚至鋼筆和眼鏡等更不起眼的東西；不過這些物品將被連接起來并且具有“智能”，替代今天各自為政的“笨”產品。
　　這將如何使得生活更便利?想象一下，一把智能雨傘連接至云服務器，并且不斷饋入有關當地天氣的信息。主人看到外邊是藍天白云，但是雨傘知道過一會兒便會滂沱大雨，雨傘的無線芯片檢測到主人的智能手機接近了，于是它發送一個信息“帶上我，否則你會淋雨。”
　　這是一個很好的示例，但更重要的是，IoT的真正能力將在商業和工業應用中實現。Kevin Ashton在1999年創造了物聯網(the Internet of Things)這個詞語，準確地預言了如果計算機能夠使用自動收集的數據來了解所有的事情，它將會極大地減少浪費、損失和成本。
　　一個全面實施的IoT可以訪問連接至云服務器的嵌入式無線傳感器以獲取大量數據，并且使用復雜的算法來確定各種事物，例如如何調整機器運作以提升性能，或者根據機器處于何種狀態磨損，采用智能方式決定何時實施維護并且替換部件，而不是依靠時間表。
　　為了確?？焖僭鲩L，IoT基礎設施必需基于開放式標準架構，比如TCP/IP，才可以使得各競爭企業分別推出的技術能夠很好地共同運作。通信領域已經展示了開放式標準如何在全球范圍奠定了成功技術的基礎，例如GSM曾是占主導地位的2G蜂窩通信技術，并且加快了手機的普及，而Wi-Fi和藍牙無線技術分別主導了高帶寬短距無線通信和低功耗短距無線連接領域。
　　采用藍牙智能技術
　　未來IoT收集和處理的許多原始數據將會來自廉價的緊湊型傳感器，理想情況是這些傳感器通過直接環境的能量收集來供電，或者最差的情形是由使用可維持數年的小型電池供電(為了限制尺寸、成本和維護)。這些傳感器可能作為監測周圍環境的單獨設備使用，或者嵌入在產品、電器和機器中，以期匯報主機的性能。
　　僅有數項低功耗無線技術能夠滿足這些要求，例如，某些基于IEEE 802.15.4的產品或許是可行選擇，或者可以部署低功耗版本的Wi-Fi。然而，藍牙智能(Bluetooth Smart)這項技術已脫穎而出。藍牙智能前稱為藍牙低功耗，從一開始便設計為盡可能消耗較少的功率，現在已經是獲得驗證的基于開放式標準的“超低功耗”無線技術，并且由數家主要的硅產品供應商提供產品。這項技術的運作是通過周期性快速發送突發數據，而后返回低功耗睡眠模式。這樣的運作十分適合連接至IoT的無線傳感器。
　　然而，遙控玩具、心率監測儀和智能手表等無線外設的用戶所熟悉的藍牙智能，若作為直接連接至互聯網的技術，其實存在著明顯的缺點。為了進行這樣的連接，現代藍牙智能設備需要復雜的網關資源，比如智能手機、平板電腦或Wi-Fi橋接(參見圖1)。這對于用戶來說并不是真正的問題，這是因為大多數人也都擁有這樣的設備；但是對于商業IoT實施方案，它實在不是一個實用的解決方案，因為網關十分昂貴(特別是智能手機)，并且有可能移動到有效范圍之外。
　　IoT需要的是經由廉價的“無頭”路由器的云連接性，直接將數據從藍牙智能傳感器傳送至互聯網，而無需協議翻譯(見圖2)。
　　互聯網 (協議)的力量
　　如果沒有互聯網協議(IP)，我們所熟悉的互聯網便不會存在。IP是互聯網協議組中的主要通信協議，定義了連接至互聯網的計算機和其它設備如何彼此定位和相互交換信息。
　　互聯網協議組由四層構成：應用、傳輸、互聯網和鏈接?；ヂ摼W層是互聯網協議組的一部分，用于從初始主機向由IP(或網絡)地址定位的目的地主機傳送IP數據包(以技術術語來說，即是“促進數據包交換互連網絡”)。IP版本4?(IPv4)目前是互聯網層使用的主導性協議(參見圖3)。
　　可惜的是， IPv4的32位十進制尋址方案提供的地址數目局限于2 的32次方 (稍稍超過42億個)。隨著連接至互聯網的設備數目快速增多，這個地址庫正在迅速耗盡。結果是，IPv4逐漸被基于128位十六進制的IP版本 6 (IPv6)所替代，從而促使達到2 的128次方地址 (或遠超過3.4 x 10 的38次方) ，這將足以在未來幾年中為可能連接至IoT的物品提供IP地址(參見表1)。
　　雖然工程師仍然能夠使用IPv4，但是現在大多數工程師正在(緩慢地)將IPv6加入連接至互聯網的新設備中。IPv4和 IPv6的數據包報頭是不同的，因而不可互操作，這延緩了后者的推出。但是，有數種“過渡機制”允許他們相互進行通信。
　　除了增加可使用的地址的數目，IPv6還具有數個超越IPv4的其它優勢，包括較大的數據包負載、多重廣播(通過單一發送操作將數據包傳送至多個目的地，這在IPv4中是選項)，簡化的處理和改善的流動性。
　　當設備采用了IPv6并且連接至互聯網，不管是直接，還是經由有線連接或無線連接，它便能夠由無頭路由器進行傳送，它能夠與所有其它IPv6設備無縫通信并且交換信息。在IoT中，這些設備包括PC、平板電腦和智能手機，以至可以處理來自數百萬個傳感器的數據，并且基于這些信息做出明智的決策，例如優化大城市交通控制的強大云服務器。它還意味著IPv6設備可以與其它的IPv6物品交談，而無需計算機的服務。結果，傳感器可以與其它傳感器交談，即使它們使用不同的無線或有線協議(例如，藍牙智能、ZigBee、傳統藍牙、以太網或Wi-Fi)，以及考慮對等設備的性能而優化其運作。
　　藍牙技術聯盟(SIG)的援手
　　但是，向藍牙智能設備增添IPv6功能是否容易?答案是并不簡單。然而，藍牙技術聯盟(SIG)通過推出互聯網協議支持規范(Internet Protocol Support Profile, IPSP)來簡化事情。IPSP兼容藍牙版本4.1 (v4.1)及其后的版本。
　　SIG表示，“互聯網協議支持規范(IPSP)允許設備查找其它支持IPSP的設備并與其進行通信。支持IPSP的設備之間的通信是以藍牙低功耗傳輸IPv6數據包來實現的。”
　　大家要注意IPSP沒有詳細規定IPv6數據包如何在藍牙智能上傳輸。這項規范只是幫助了IPSP藍牙智能設備之間的通信?；ヂ摼W工程任務小組(IETF)發表了一份名稱為“在藍牙低功耗上傳輸IPv6數據包 (Transmission of IPv6 packets over Bluetooth Low Energy)”的要求注釋文件(Request for Comment, RFC)，精確說明了IPv6數據包如何在藍牙智能上傳輸，但是，這仍然是一個棘手的過程。
　　Nordic工程技術團隊通過藍牙智能IPv6(IPv6 over Bluetooth Smart)技術克服了這個問題，Nordic很榮幸地成為了首家提供這項技術作為商業解決方案的企業。該公司將這款解決方案建基于經過驗證的nRF51系列硬件，并且在其藍牙智能軟件頂部構建了完整的IP堆棧，并于2014年12月向開發人員發布。完整的堆棧包括nRF51 系列SoC、該公司的S110或S130 ‘SoftDevice’(藍牙智能堆棧)、IPSP、6LoWPAN適用層、IPv6互聯網路由層、用戶數據報協議(UDP)和傳輸控制協議(TCP)傳輸層，外加約束應用協議(CoAP)和消息隊列遙測傳輸 (MQTT)應用層(參見圖4)。
　　由于Nordic的nRF51 IoT軟件開發套件(SDK)兼容Arduino 和 Raspberry Pi計算機(允許這些并不昂貴的設備用作無頭路由器)，開發人員能夠使用nRF51系列藍牙智能設備進行實驗，直接與云端服務器和其它藍牙智能傳感器交談(參見圖5)，成為異構IP網絡一部分。我們今年初在消費電子展(CES)上演示了一個能夠運行的系統。
　　以往，業界觀察人員質疑“IP至端節點” 是否可行，因為這可能使得節點過于復雜和使得功耗增加至不可接受的水平。然而，這些人認為端節點使用經由網關連接至互聯網的專有解決方案。但是，自從Nordic三年前推出nRF51系列器件以來，已提供了能夠勝任這項工作的低成本、超低功耗系統級芯片(SoC)產品。Nordi的 IP 堆棧具有緊湊的存儲器占位面積，這還意味著完整的協議堆?？梢栽趎RF51系列SoC的嵌入式ARM處理器(它具有充足的儲備來運行相關的應用程序)上運行，推動開發人員最大限度地減小最終產品的功率、尺寸和成本。只有采用兼容的功能強大的SoC和經優化的軟件，用戶才能夠在節點運行IP以省去昂貴的網關。
　　從“我的物品聯網”到物聯網
　　今天，比如活動傳感器等藍牙智能外設僅可以經由智能手機等網關連接至互聯網。智能手機提供了向互聯網傳送數據的軟件和計算能力。于“我的物品聯網”(始終持有手持式設備的用戶擁有的無線外設)，這是可行解決方案，但是，這對于IoT應用幾乎是不可行的。
　　然而，感謝Nordic工程師在藍牙規范和某些創新工作中加入了IPSP，藍牙智能設備在未來將能夠使用無頭路由器連接至互聯網，從而與任何其它IPv6設備通信。由于路由器僅用作在互聯網上將IPv6數據包中繼傳送給其它設備的中性設備，而無需執行任何分析或操作，因此先前并不兼容藍牙智能傳感器的數百萬臺設備，比如機頂盒(STB)或Wi-Fi路由器，將能夠用作路由器。附加路由器將無需復雜的操作系統，因而能夠廉價地生產和部署。這樣，藍牙智能技術將推動使用開放式標準實現物品至物品及物品至互聯網的無縫無線連接，從而構成實際的高成本效益的IoT基礎技術。
　　分析人士稱，未來十年將會付運多達300億個IoT節點，其中超過半數將用于來自尚未成立企業的應用。如果要實現這個愿景，Nordic這樣的企業必需通過提供開箱直接連接至互聯網的產品，比如nRF51系列IoT SDK，讓開發人員極其輕易地專注于創新，毋須為了試圖連接配備無線技術的物品至互聯網這個艱巨技術挑戰而花費時間。
　　圖題

　　圖1：現代的藍牙智能設備需要智能手機等網關來連接至互聯網

　　圖 2：通過增添 IPv6，藍牙智能設備能夠經由無頭路由器連接至互聯網(除網關之外)

　　圖 3：互聯網協議組層

       Table 1：IPv4 對比 IPv6 (由美國互聯網號碼注冊處提供)

       圖4：Nordic Semiconductor的藍牙智能IPv6解決方案

　　圖 5：nRF51系列IoT SDK可讓開發人員試驗將藍牙智能設備與云基服務器和其它藍牙智能傳感器直接交談，作為異構IP網絡一部分