基于蓝牙智能的IPv6将可穿戴设备从智能手机带到独立

低功耗蓝牙（消费者称为“智能蓝牙”）是一种超低功耗无线链路，与大多数智能手机中嵌入的蓝牙智能就绪技术兼容。在过去几年中，苹果、谷歌和微软等主要科技公司宣布对最新版本蓝牙技术的原生支持，包括API。这种支持使工程师更容易开发可穿戴设备，利用相关的基于智能手机的应用程序来最大化其实用性。

此外，智能蓝牙需要很少的电池电量，有助于延长主机可穿戴设备小容量电池的使用寿命。智能手表，如麦哲伦的Echo，可以从智能手机发送和接收数据（同时还允许用户从手腕控制智能手机功能，如音乐回放），从单个CR2032纽扣电池传输和接收长达11个月。

但是，尽管智能手表令人印象深刻，但它们的功能依赖于智能手机的密切存在来提供繁重的计算提升和互联网连接。未来的可穿戴设备将是更强大的产品，能够独立于移动设备运行，并作为连接到物联网的独立“物件”发挥作用。由于新一代功能强大的蓝牙智能SoC集成了具有足够功率的处理器，可以直接与互联网上的其他设备进行通信并运行复杂的应用程序，其中一些产品已经在开发中，同时拥有适度的电流消耗以延长电池寿命。

从网关到网桥

如今，蓝牙智能可穿戴设备只能使用智能手机作为网关连接到互联网。管理到互联网的数据传输的软件和计算能力驻留在移动设备上。对于“物联网”（连接到用户智能手机的个人无线外围设备）来说，这是一个可以接受的解决方案，但对于未来需要自主操作的可穿戴设备来说却不切实际。

允许智能蓝牙设备直接连接到互联网的一个关键发展是在蓝牙智能堆栈中添加IPv6层。这种架构允许蓝牙智能设备使用低功耗蓝牙协议作为平台来支持IPv6通信。这项技术被称为“通过智能蓝牙的IPv6”。

IPv6正在逐渐取代IPv4作为互联网的寻址和通信协议，因为它为构成物联网的预期数万亿个事物提供了更多的个人IP地址。支持 IPv6 的智能蓝牙设备可以与其他支持 IPv6 的智能设备通信（即使它们使用不兼容的无线技术），而无需网关的中间服务。

除了使用智能手机网关之外，下一代可穿戴设备还将通过廉价的无头路由器连接到云，这些路由器充当桥梁，将信息中继到互联网上的其他设备，而无需执行任何分析或操作。这些桥不需要复杂的操作系统，因此生产和部署成本低廉。此外，数百万台已经投入使用但以前与蓝牙智能传感器不兼容的设备（如机顶盒或Wi-Fi路由器）将能够充当路由器。

但是，将IPv6功能添加到蓝牙智能设备有多容易呢？答案是：远非微不足道。幸运的是，蓝牙特别兴趣小组（SIG）通过引入与蓝牙v4.1及更高版本兼容的互联网协议支持配置文件（ISPS）使事情变得更加容易。

虽然IPSP指出该协议“允许设备发现并与支持IPSP的其他设备进行通信。..。..根据蓝牙 SIG，通过蓝牙低功耗传输使用 IPv6 数据包“，IPSP 不做的是指定如何通过智能蓝牙传输 IPv6 数据包。它只是促进了配备IPSP的蓝牙智能设备之间的通信。有关如何通过蓝牙传输 IPv6 数据包的精确文档，可从 IETF 的一份名为“通过低功耗蓝牙传输 IPv6 数据包”的文档中找到。

处理器功率倍增

前几代蓝牙智能 SoC 通常使用嵌入式 ARM Cortex-M0 或 -M3 处理器，能够通过智能蓝牙运行 IPv6。例如，北欧半导体早在2014年12月就在其运行nRF51系列SoC的蓝牙智能软件之上发布了一个完整的IP堆栈。有了这个，开发人员可以使用与Arduino和Raspberry Pi平台兼容的物联网软件开发套件（SDK）来创建一个无头路由器，以便在试验通过异构IP网络进行通信的蓝牙智能设备时使用。

但是，IPv6-ove-蓝牙智能操作虽然对于相对简单的应用（如温度或湿度传感器）实用，但在ARM Cortex-M0或-M3处理器中留下的处理器开销很小，并且缺乏RAM和闪存来运行独立可穿戴设备消费者所需的复杂应用。如今开发此类产品可能需要额外的（外部）处理器和内存资源，从而导致更大的设计复杂性，更大的设备和更大的功耗 - 这几乎不是市场领先的可穿戴设备的配方。

相反，下一代可穿戴设备需要具有足够计算性能和内存分配的蓝牙智能SoC，以便在蓝牙智能堆栈上运行IPv6，并具有足够的储备来支持一套复杂的应用程序。芯片需要以比现代解决方案更低的功耗来做到这一点，以便未来可穿戴设备的电池寿命不会受到影响。为了使事情变得更加复杂，无线链路（可用于发送健康，财务和其他敏感个人数据）需要高度安全。通过蓝牙智能链路将未受保护的数据传输到口袋中的智能手机是一回事，将其发送到（可能是公共）路由器是另一回事。

幸运的是，IPv6从根本上比IPv4更安全。该技术包括，例如，IP安全（IPsec），它为IP层的流量提供可互操作，高质量和基于加密的安全服务（IPsec在IPv4中是可选的，但在IPv6中是强制性的）。IPsec 通过使用两种协议为每个 IP 数据包提供真实性、完整性、机密性和访问控制：身份验证标头 （AH） 和封装安全有效负载 （ESP）。缺点是额外的安全性增加了处理器的负载。

nRF52 系列 SoC 的核心是采用 64 MHz ARM Cortex-M4F 处理器，可提供高达 60% 的通用处理能力，与基于 ARM Cortex-M0/M3 的智能蓝牙解决方案相比，浮点数增加 10 倍，DSP 性能提高两倍。为了充分利用处理器的性能，确保支持复杂的应用程序，并允许全面的无线固件更新，SoC 包括 512 KB 闪存和 64 KB RAM。

ARM 皮质-M4F 处理器非常高效地开展业务。nRF52 系列中的处理器采用业界公认的 EEMBC 基准测试，可提供 90 CoreMark/mA 的性能，在相同的功耗下，处理能力是 ARM Cortex-M0/M3 器件的两倍。Nordic 的 nRF52 系列蓝牙智能 SoC 与具有 -96 dB RX 灵敏度和 5.5 mA 峰值 RX/TX 电流的超低功耗 2.4 GHz 蓝牙智能无线电相结合，为开发人员提供了功能强大的单芯片解决方案，适用于与上一代 SoC 相比功耗更低的互联网连接可穿戴设备。

说同一种语言

物联网正处于形成时期，在其承诺实现之前，许多技术挑战仍然存在。但大多数行业观察人士都认为，扩散将依赖于构成网络说相同语言的“事物”，以限制复杂性和成本。IPv6 是互联网通信的首选协议，各种类型的无线产品（包括智能蓝牙、IEEE 802.15.4 和 Wi-Fi）的制造商正在调整其技术以包括 IPv6 传输层。

可穿戴设备作为一个拥有不断增长的消费者基础的成熟市场，是一个技术领域，它准备通过利用一系列新的蓝牙智能SoC，从物联网到物联网的飞跃。这些单芯片解决方案具有通过蓝牙支持IPv6智能通信和复杂软件的处理能力，而无需智能手机的资源。这种能力为可穿戴设备开辟了数千种新应用，超越了当前的智能手表和健身手镯利基市场。

审核编辑：郭婷