正文：
　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一個宏大的愿景，這將由融合異構網(wǎng)絡并且增添數(shù)十億個無線連接“物品”的第三層來實現(xiàn)。這些物品將包括我們?nèi)粘Ｊ褂玫南匆聶C、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(chǎn)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?shù)靥鞖獾男畔?。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(fā)送一個信息“帶上我，否則你會淋雨?！?br/>　　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(yè)和工業(yè)應用中實現(xiàn)。Kevin Ashton在1999年創(chuàng)造了物聯(lián)網(wǎng)(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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，并且使用復雜的算法來確定各種事物，例如如何調(diào)整機器運作以提升性能，或者根據(jù)機器處于何種狀態(tài)磨損，采用智能方式?jīng)Q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(yè)分別推出的技術能夠很好地共同運作。通信領域已經(jīng)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(shù)據(jù)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(huán)境的能量收集來供電，或者最差的情形是由使用可維持數(shù)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(jiān)測周圍環(huán)境的單獨設備使用，或者嵌入在產(chǎn)品、電器和機器中，以期匯報主機的性能。
　　僅有數(shù)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(chǎn)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(xiàn)在已經(jīng)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(shù)家主要的硅產(chǎn)品供應商提供產(chǎn)品。這項技術的運作是通過周期性快速發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)，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(jiān)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(lián)網(wǎng)的技術，其實存在著明顯的缺點。為了進行這樣的連接，現(xiàn)代藍牙智能設備需要復雜的網(wǎng)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(shù)人也都擁有這樣的設備；但是對于商業(yè)IoT實施方案，它實在不是一個實用的解決方案，因為網(wǎng)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(jīng)由廉價的“無頭”路由器的云連接性，直接將數(shù)據(jù)從藍牙智能傳感器傳送至互聯(lián)網(wǎng)，而無需協(xié)議翻譯(見圖2)。
　　互聯(lián)網(wǎng) (協(xié)議)的力量
　　如果沒有互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)，我們所熟悉的互聯(lián)網(wǎng)便不會存在。IP是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議組中的主要通信協(xié)議，定義了連接至互聯(lián)網(wǎng)的計算機和其它設備如何彼此定位和相互交換信息。
　　互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議組由四層構成：應用、傳輸、互聯(lián)網(wǎng)和鏈接?；ヂ?lián)網(wǎng)層是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議組的一部分，用于從初始主機向由IP(或網(wǎng)絡)地址定位的目的地主機傳送IP數(shù)據(jù)包(以技術術語來說，即是“促進數(shù)據(jù)包交換互連網(wǎng)絡”)。IP版本4?(IPv4)目前是互聯(lián)網(wǎng)層使用的主導性協(xié)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(shù)目局限于2 的32次方 (稍稍超過42億個)。隨著連接至互聯(lián)網(wǎng)的設備數(shù)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(xiàn)在大多數(shù)工程師正在(緩慢地)將IPv6加入連接至互聯(lián)網(wǎng)的新設備中。IPv4和 IPv6的數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)目，IPv6還具有數(shù)個超越IPv4的其它優(yōu)勢，包括較大的數(shù)據(jù)包負載、多重廣播(通過單一發(fā)送操作將數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)，不管是直接，還是經(jīng)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(shù)百萬個傳感器的數(shù)據(jù)，并且基于這些信息做出明智的決策，例如優(yōu)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(xié)議(例如，藍牙智能、ZigBee、傳統(tǒng)藍牙、以太網(wǎng)或Wi-Fi)，以及考慮對等設備的性能而優(yōu)化其運作。
　　藍牙技術聯(lián)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(lián)盟(SIG)通過推出互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議支持規(guī)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(lián)網(wǎng)協(xié)議支持規(guī)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(shù)據(jù)包來實現(xiàn)的。”
　　大家要注意IPSP沒有詳細規(guī)定IPv6數(shù)據(jù)包如何在藍牙智能上傳輸。這項規(guī)范只是幫助了IPSP藍牙智能設備之間的通信?；ヂ?lián)網(wǎng)工程任務小組(IETF)發(fā)表了一份名稱為“在藍牙低功耗上傳輸IPv6數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yè)解決方案的企業(yè)。該公司將這款解決方案建基于經(jīng)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(fā)人員發(fā)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(lián)網(wǎng)路由層、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)和傳輸控制協(xié)議(TCP)傳輸層，外加約束應用協(xié)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(fā)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(fā)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(wǎng)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(tǒng)。
　　以往，業(yè)界觀察人員質(zhì)疑“IP至端節(jié)點” 是否可行，因為這可能使得節(jié)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(jié)點使用經(jīng)由網(wǎng)關連接至互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)級芯片(SoC)產(chǎn)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(xié)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(fā)人員最大限度地減小最終產(chǎn)品的功率、尺寸和成本。只有采用兼容的功能強大的SoC和經(jīng)優(yōu)化的軟件，用戶才能夠在節(jié)點運行IP以省去昂貴的網(wǎng)關。
　　從“我的物品聯(lián)網(wǎng)”到物聯(lián)網(wǎng)
　　今天，比如活動傳感器等藍牙智能外設僅可以經(jīng)由智能手機等網(wǎng)關連接至互聯(lián)網(wǎng)。智能手機提供了向互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)的軟件和計算能力。于“我的物品聯(lián)網(wǎng)”(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(guī)范和某些創(chuàng)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(lián)網(wǎng)，從而與任何其它IPv6設備通信。由于路由器僅用作在互聯(lián)網(wǎng)上將IPv6數(shù)據(jù)包中繼傳送給其它設備的中性設備，而無需執(zhí)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(shù)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(tǒng)，因而能夠廉價地生產(chǎn)和部署。這樣，藍牙智能技術將推動使用開放式標準實現(xiàn)物品至物品及物品至互聯(lián)網(wǎng)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(jié)點，其中超過半數(shù)將用于來自尚未成立企業(yè)的應用。如果要實現(xiàn)這個愿景，Nordic這樣的企業(yè)必需通過提供開箱直接連接至互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品，比如nRF51系列IoT SDK，讓開發(fā)人員極其輕易地專注于創(chuàng)新，毋須為了試圖連接配備無線技術的物品至互聯(lián)網(wǎng)這個艱巨技術挑戰(zhàn)而花費時間。
　　圖題

　　圖1：現(xiàn)代的藍牙智能設備需要智能手機等網(wǎng)關來連接至互聯(lián)網(wǎng)

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

　　圖 3：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議組層

       Table 1：IPv4 對比 IPv6 (由美國互聯(lián)網(wǎng)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(fā)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(wǎng)絡一部分