藍牙mesh網絡技術的亮點

The highlights of Bluetooth mesh networking technology

導言

藍牙是當今最主要的低功耗無線技術之一，對無線設備用戶和開發人員非常熟悉。藍牙網絡類型僅限于兩個設備（信標或單個集線器）和幾個只能與該集線器（星型網絡）通信的衛星設備之間的雙向通信。盡管beaconing是一種基于一對多廣播的技術，用于感興趣的信息傳送室內定位、資產跟蹤和雙向通信，為藍牙物聯網的使用創造了許多可能性，但最新的藍牙更新已經發展到下一代網絡架構。藍牙低能耗（LE）標準升級，選擇mesh作為新的網絡拓撲。Mesh網絡使大量的藍牙節點能夠作為一個單一的大型網絡運行，從而支持新的應用程序扇區和用例。

藍牙mesh的關鍵是每個節點都能充當網絡中的一個可行的運營商，并且能夠從網絡中的其他節點中繼消息。當一個或多個節點連接到互聯網上時，藍牙mesh網絡就可以無縫地成為物聯網（IoT）網絡，該網絡易于擴展，開發起來也相當簡單。

藍牙星網閃耀之處

在傳統的星網中，每個星網節點都必須連接到一個中心節點。盡管適用于定義明確的靜態和小型網絡，但由于成本和設計上的挑戰，這種網絡拓撲結構的局限性使得擴展、開發、移動和動態網絡變得不可行。星型網絡拓撲結構的另一個限制也是范圍，因為每個星網節點必須能夠回到集線器節點才能使星型網絡正常工作。然而，使用mesh，multi-hop communications允許范圍內的任何可行節點將節點消息重新傳輸到所需目的地的任何節點。這就是藍牙mesh的閃光點，因為mesh網絡拓撲結構可以設計成可擴展到當前指定為32000個節點的大量數量，并適應不斷變化的網絡條件。

圖1

星型網絡需要一個集中的集線器來運行，網狀網絡可以利用網絡中的節點來中繼消息以增強可伸縮性。

藍牙MESH網絡的可擴展性和可靠性

隨著物聯網革命在幾乎所有行業的發生，許多以前依賴于硬線可靠性但遭受硬線可擴展性問題的應用開始采用無線解決方案。這些應用受益于低功耗mesh技術，因為與硬線和傳統點對點無線系統相比，此類系統的可擴展性是前所未有的。更重要的是，mesh也沒有受到以前點對點無線系統的可靠性問題的困擾。

Bluetooth
mesh中的可伸縮性是一個開發人員的問題，它使mesh網絡能夠基于配置為使用該網絡操作的節點而增長。資源調配可以作為一種非常安全的多重授權方法來完成，也可以像用戶通過按下虛擬智能手機按鈕選擇加入一樣簡單。因此，網格部署可以在一個大型的單一安裝中完成，也可以在需要額外的網絡覆蓋、傳感器密度或其他受益于額外節點的方案時添加節點。此外，通過通用屬性配置文件（GATT），標準藍牙LE設備可以通過代理節點與藍牙LE mesh網絡通信，進一步允許mesh網絡根據需要進行擴展。

當點對點和硬線網絡類型通常圍繞單個集線器旋轉，并且存在到集線器和集線器基礎設施的每個連接的責任時，網狀網絡拓撲可以利用網絡中的每個節點作為潛在的通信鏈路和/或集線器（中繼節點）。這使得自發和路由優化能夠比星型網絡提高mesh網絡的可靠性和效率。此函數稱為多路徑傳遞，其中消息可以從一個節點發送，并由最終接收者通過網狀網絡的各種路徑接收。

藍牙MESH互操作性和低功耗信標

互操作性是許多新標準和技術的一個主要問題，因為它可能會疏遠或允許仍然可行的先前技術的部分過時。不過，有了Bluetooth mesh，之前的Bluetooth LE版本，如智能手機和平板電腦版本，仍然可以通過GATT與Bluetooth mesh進行通信。代理節點是簡單的Bluetooth mesh節點，已被批準連接到其他Bluetooth LE設備，允許與Bluetooth mesh進行雙向通信。

藍牙LE的一個顯著增長的用例是beaconing。信標是事件觸發一個節點來傳輸信息，包括傳感器信息、位置或興趣點信息。市場上有兩個主要的信標標準：蘋果的iBeacon和谷歌的EddyStone，每一個都有各自的優點和用例?，F在，任何Bluetooth mesh節點都可以合并一個或兩個信標標準，并且可以在作為Bluetooth
mesh節點運行時轉換為虛擬Bluetooth信標。這可以啟用新的用例甚至商業模型，例如，連接的室內照明供應商，現在開始提供新的服務，例如室內定位、資產跟蹤和興趣點信息交付。

BLUETOOTH MESH開發人員的優點

幸運的是，對于已經擁有成熟的藍牙LE棧和部署的開發人員來說，Bluetooth mesh是對已建立的Bluetooth LE協議的補充。使用供應商的藍牙Mesh SDK，Mesh網絡可以為給定的應用程序快速開發和優化，這是熟悉先前藍牙版本和SDK的開發人員很容易完成的。此外，以前的技術可以通過GATT與新的藍牙mesh設備通信，這意味著只有需要mesh功能的技術才需要mesh開發。最后，就像許多藍牙設備一樣，用戶設備設置和配置都可以通過智能手機/平板電腦和應用程序界面輕松啟用。

圖2

藍牙協議棧的多功能性使得藍牙mesh網絡能夠通過mesh網絡中的代理節點與藍牙LE設備（如用戶/客戶的智能手機/平板電腦）進行通信。

藍牙MESH和家庭自動化

智能燈泡、恒溫器、通風口、運動傳感器和許多其他智能家居物聯網應用正日益普及。通常，這些家庭自動化設備使用各種不同的無線標準和技術，需要在整個家庭中使用各種互連的集線器和網絡路由。Bluetooth mesh有望成為一種簡化智能家居自動化過程的協議，它使越來越多的mesh設備網絡能夠方便地安裝和配置用戶的智能手機或平板電腦。

用戶的好處是，連接設備的網狀網絡可以用于多路徑中繼消息，這同時提高了可靠性和網絡覆蓋率。在整個家庭中只有幾個節點的情況下，藍牙網格甚至可以覆蓋大家庭的每一個角落，并在單個節點出現故障時防止服務中斷。例如，如果家庭照明藍牙mesh中的一些節點連接到家庭網絡，即使其中一個家庭網絡連接的節點發生故障，來自mesh的其余節點的消息仍然可以到達用戶的控制/報告設備。傳統上，如果集線器出現故障，整個網絡將無法使用。這很可能就是燈開和燈關的區別。

結論

盡管Bluetooth
mesh最近才與制造商的芯片組和SDK一起出現，并可能從標準的未來增強中受益，但與Bluetooth標準的mesh網絡將為家庭、商業和工業自動化提供許多獨特的功能。這些好處圍繞著Bluetooth mesh輕松開發和部署一個可擴展的mesh網絡的能力展開，該網絡既非?？煽?#xff0c;又可以很容易地用于執行多個任務。由于藍牙mesh網絡可以由具有多種功能的節點組成，例如支持低功耗節點的友元節點和支持藍牙mesh和非mesh藍牙LE設備之間相互通信的代理節點，因此該功能進一步增強?？紤]到開發的靈活性和易用性，看看開發人員能夠用最新的低功耗網狀網絡技術實現什么樣的解決方案將是令人興奮的。

總結

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