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AliOS Things SIG BLE Mesh网络的介绍和搭建
發(fā)布時(shí)間：2024/8/23
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豆豆
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
AliOS Things SIG BLE Mesh网络的介绍和搭建
小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.
摘要：?在最新的版本(1.2.1)中，AliOS Things 開始支持SIG BLE mesh。本文對(duì)SIG BLE mesh及如何使用AliOS Things搭建BLE mesh網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。
點(diǎn)此查看原文：http://click.aliyun.com/m/42946/
在最新的版本(1.2.1)中，AliOS Things 開始支持SIG BLE mesh。目前，SIG BLE mesh還處于起步階段，能夠查找到的材料里面對(duì)于如何一步一步搭建SIG BLE mesh，并部署應(yīng)用的案例并不多，且不夠詳盡。本文首先介紹SIG BLE mesh；然后詳細(xì)介紹如何使用AliOS Things SIG BLE mesh搭建傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；最后，分析SIG BLE mesh使用過程中遇到的問題，并提出解決辦法。
SIG BLE mesh介紹
SIG BLE mesh是隨著BLE 5.0一起發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，但它與BLE 5.0并沒有強(qiáng)綁定的關(guān)系，在BLE 4.2的芯片上也能夠工作。BLE mesh的推出擴(kuò)展了BLE技術(shù)的拓?fù)溥x項(xiàng)，由原來支持的點(diǎn)到點(diǎn)和廣播，擴(kuò)展到可以支持更加靈活與自組織的mesh網(wǎng)絡(luò)，目前主要的應(yīng)用場(chǎng)景是智能照明。
網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)
圖片源自[1]
SIG BLE mesh的拓?fù)涫侨B通的mesh網(wǎng)絡(luò)。鏈路主要包括兩種類型，一種是廣播鏈路，另外一種是GATT (Generic Attribute Profile)鏈路。GATT鏈路主要是為了兼容不支持廣播鏈路的節(jié)點(diǎn)加入mesh網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
節(jié)點(diǎn)包括四種類型：普通節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)，朋友節(jié)點(diǎn)，和低功耗節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力的節(jié)點(diǎn)。朋友節(jié)點(diǎn)是低功耗節(jié)點(diǎn)的朋友。低功耗節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)都需要朋友節(jié)點(diǎn)幫助發(fā)送和接收，來實(shí)現(xiàn)低功耗節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間能夠進(jìn)入休眠狀態(tài)的目的。目前，低功耗節(jié)點(diǎn)只能夠是葉子節(jié)點(diǎn)。
協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
圖片源自[1]
在標(biāo)準(zhǔn)中，BLE mesh協(xié)議棧被分為了很多層，簡(jiǎn)化版本應(yīng)該可以分為兩層，一層是和應(yīng)用業(yè)務(wù)相關(guān)，另一層是和網(wǎng)絡(luò)鏈路相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)中，將每層進(jìn)行了非常細(xì)致的功能細(xì)化。網(wǎng)絡(luò)鏈路相關(guān)細(xì)分為了以下層次： Access Layer: 主要定義了上層應(yīng)用業(yè)務(wù)層次如何使用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪芰?/span> Upper Transport Layer: 主要定義了數(shù)據(jù)的加解密，及基本數(shù)據(jù)傳輸功能 Lower Transport Layer: 主要定義了數(shù)據(jù)的分包與組包邏輯 Network Layer: 定義了數(shù)據(jù)的尋址與轉(zhuǎn)發(fā) Bearer Layer: 定義了如何利用核心層在點(diǎn)到點(diǎn)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)
Provisioning
SIG BLE mesh需要一個(gè)特殊的節(jié)點(diǎn)完成網(wǎng)絡(luò)的配置，這個(gè)節(jié)點(diǎn)是provisioner。provisioner通常是手機(jī)或者一個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。目前開源可以直接使用的provisioner有Bluez meshctl工具。 Provisioning主要功能是節(jié)點(diǎn)認(rèn)證，配網(wǎng)和傳輸網(wǎng)絡(luò)配置信息到節(jié)點(diǎn)。主要交互包括: beaconing，發(fā)出邀請(qǐng)，交換公鑰，認(rèn)證，和分發(fā)provisioning data。provisioning成功后，SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)鏈路即建立完成，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可以收發(fā)數(shù)據(jù)。 在provisioning完成后，還需要再次建立連接，用于傳輸應(yīng)用相關(guān)的配置信息，包括: 應(yīng)用層使用的密鑰，綁定使用的model，及配置這些model (如數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)與周期等)。配置完成后，應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯即開始工作。
關(guān)于SIG BLE mesh標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容，可以移步SIG下載，https://www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications?。
AliOS Things SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)搭建
硬件環(huán)境
Raspberry PI3一塊 樂鑫ESP32 Devkitc兩塊 微雪NRF51822開發(fā)板兩塊 ESP32和NRF51822開發(fā)板跳線圖
軟件環(huán)境
傳感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)包括三種角色，provisioner，server和client。provisioner是網(wǎng)絡(luò)的配置者，server是傳感信息的發(fā)布者，client是傳感信息的訂閱者。
使用AliOS Things一步一步搭建SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)指南，請(qǐng)移步https://github.com/alibaba/AliOS-Things/wiki/AliOS-Things-SIG-BLE-mesh-Setup-Guides。
一些想法和解決方案
在開發(fā)和使用AliOS Things搭建SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)過程中，主要遇到的痛點(diǎn)是配網(wǎng)不方便，和低功耗支持。 目前，SIG BLE mesh需要使用provisioner逐個(gè)配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，有時(shí)候還可能由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定導(dǎo)致失敗。這樣當(dāng)街點(diǎn)規(guī)模較大時(shí)，即使是配置一遍，也是一件足夠頭痛的事情。我們正在做的一件事情是將AliOS Things uMesh網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)認(rèn)證的能力賦能給BLE mesh，使得SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)的配置更加方便和高效。
另一方面，目前SIG BLE mesh除了葉子節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)都需要保證100%的監(jiān)聽時(shí)間，其實(shí)已經(jīng)不再是低功耗了，我們另外正在做的意見事情是將正在開發(fā)中的AliOS Things uMesh低功耗網(wǎng)絡(luò)的能力賦能給BLE mesh，降低BLE mesh的功耗。
最后，我們會(huì)增加更多的硬件平臺(tái)支持，方便開發(fā)者快速建立自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用。敬請(qǐng)期待，更多內(nèi)容請(qǐng)移步https://github.com/alibaba/AliOS-Things?。
References: [1] Bluetooth Specification Mesh Profile v1.0
識(shí)別以下二維碼，干貨
點(diǎn)此查看原文：http://click.aliyun.com/m/42946/
在最新的版本(1.2.1)中，AliOS Things 開始支持SIG BLE mesh。目前，SIG BLE mesh還處于起步階段，能夠查找到的材料里面對(duì)于如何一步一步搭建SIG BLE mesh，并部署應(yīng)用的案例并不多，且不夠詳盡。本文首先介紹SIG BLE mesh；然后詳細(xì)介紹如何使用AliOS Things SIG BLE mesh搭建傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；最后，分析SIG BLE mesh使用過程中遇到的問題，并提出解決辦法。
SIG BLE mesh介紹
SIG BLE mesh是隨著BLE 5.0一起發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，但它與BLE 5.0并沒有強(qiáng)綁定的關(guān)系，在BLE 4.2的芯片上也能夠工作。BLE mesh的推出擴(kuò)展了BLE技術(shù)的拓?fù)溥x項(xiàng)，由原來支持的點(diǎn)到點(diǎn)和廣播，擴(kuò)展到可以支持更加靈活與自組織的mesh網(wǎng)絡(luò)，目前主要的應(yīng)用場(chǎng)景是智能照明。
網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)
圖片源自[1]
SIG BLE mesh的拓?fù)涫侨B通的mesh網(wǎng)絡(luò)。鏈路主要包括兩種類型，一種是廣播鏈路，另外一種是GATT (Generic Attribute Profile)鏈路。GATT鏈路主要是為了兼容不支持廣播鏈路的節(jié)點(diǎn)加入mesh網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
節(jié)點(diǎn)包括四種類型：普通節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)，朋友節(jié)點(diǎn)，和低功耗節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)是具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力的節(jié)點(diǎn)。朋友節(jié)點(diǎn)是低功耗節(jié)點(diǎn)的朋友。低功耗節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)都需要朋友節(jié)點(diǎn)幫助發(fā)送和接收，來實(shí)現(xiàn)低功耗節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間能夠進(jìn)入休眠狀態(tài)的目的。目前，低功耗節(jié)點(diǎn)只能夠是葉子節(jié)點(diǎn)。
協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
圖片源自[1]
在標(biāo)準(zhǔn)中，BLE mesh協(xié)議棧被分為了很多層，簡(jiǎn)化版本應(yīng)該可以分為兩層，一層是和應(yīng)用業(yè)務(wù)相關(guān)，另一層是和網(wǎng)絡(luò)鏈路相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)中，將每層進(jìn)行了非常細(xì)致的功能細(xì)化。網(wǎng)絡(luò)鏈路相關(guān)細(xì)分為了以下層次： Access Layer: 主要定義了上層應(yīng)用業(yè)務(wù)層次如何使用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪芰?/span> Upper Transport Layer: 主要定義了數(shù)據(jù)的加解密，及基本數(shù)據(jù)傳輸功能 Lower Transport Layer: 主要定義了數(shù)據(jù)的分包與組包邏輯 Network Layer: 定義了數(shù)據(jù)的尋址與轉(zhuǎn)發(fā) Bearer Layer: 定義了如何利用核心層在點(diǎn)到點(diǎn)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)
Provisioning
SIG BLE mesh需要一個(gè)特殊的節(jié)點(diǎn)完成網(wǎng)絡(luò)的配置，這個(gè)節(jié)點(diǎn)是provisioner。provisioner通常是手機(jī)或者一個(gè)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。目前開源可以直接使用的provisioner有Bluez meshctl工具。 Provisioning主要功能是節(jié)點(diǎn)認(rèn)證，配網(wǎng)和傳輸網(wǎng)絡(luò)配置信息到節(jié)點(diǎn)。主要交互包括: beaconing，發(fā)出邀請(qǐng)，交換公鑰，認(rèn)證，和分發(fā)provisioning data。provisioning成功后，SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)鏈路即建立完成，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可以收發(fā)數(shù)據(jù)。 在provisioning完成后，還需要再次建立連接，用于傳輸應(yīng)用相關(guān)的配置信息，包括: 應(yīng)用層使用的密鑰，綁定使用的model，及配置這些model (如數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)與周期等)。配置完成后，應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯即開始工作。
關(guān)于SIG BLE mesh標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容，可以移步SIG下載，https://www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications?。
AliOS Things SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)搭建
硬件環(huán)境
Raspberry PI3一塊 樂鑫ESP32 Devkitc兩塊 微雪NRF51822開發(fā)板兩塊 ESP32和NRF51822開發(fā)板跳線圖
軟件環(huán)境
- Raspberry PI kernel
- json-c
- Bluez
- Bluetooth controller
- Server端和Client端應(yīng)用程序
傳感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)包括三種角色，provisioner，server和client。provisioner是網(wǎng)絡(luò)的配置者，server是傳感信息的發(fā)布者，client是傳感信息的訂閱者。
使用AliOS Things一步一步搭建SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)指南，請(qǐng)移步https://github.com/alibaba/AliOS-Things/wiki/AliOS-Things-SIG-BLE-mesh-Setup-Guides。
一些想法和解決方案
在開發(fā)和使用AliOS Things搭建SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)過程中，主要遇到的痛點(diǎn)是配網(wǎng)不方便，和低功耗支持。 目前，SIG BLE mesh需要使用provisioner逐個(gè)配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，有時(shí)候還可能由于網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定導(dǎo)致失敗。這樣當(dāng)街點(diǎn)規(guī)模較大時(shí)，即使是配置一遍，也是一件足夠頭痛的事情。我們正在做的一件事情是將AliOS Things uMesh網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)認(rèn)證的能力賦能給BLE mesh，使得SIG BLE mesh網(wǎng)絡(luò)的配置更加方便和高效。
另一方面，目前SIG BLE mesh除了葉子節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)都需要保證100%的監(jiān)聽時(shí)間，其實(shí)已經(jīng)不再是低功耗了，我們另外正在做的意見事情是將正在開發(fā)中的AliOS Things uMesh低功耗網(wǎng)絡(luò)的能力賦能給BLE mesh，降低BLE mesh的功耗。
最后，我們會(huì)增加更多的硬件平臺(tái)支持，方便開發(fā)者快速建立自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用。敬請(qǐng)期待，更多內(nèi)容請(qǐng)移步https://github.com/alibaba/AliOS-Things?。
References: [1] Bluetooth Specification Mesh Profile v1.0
識(shí)別以下二維碼，干貨
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的AliOS Things SIG BLE Mesh网络的介绍和搭建的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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