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物联网之蓝牙Mesh组网技术

物联网之蓝牙Mesh组网技术 睿芯电子科技
2021-12-17
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导读:物联网在工业,商业中都有广泛的应用,并且作为传感器的联网方式,为人工智能提供基础的数据。


物联网在工业,商业中都有广泛的应用,并且作为传感器的联网方式,为人工智能提供基础的数据。相比商业上的应用,工业控制对物联网有更多的要求,例如网络安全,低干扰,要求输出功率比较低,但是数据传输量不是很大,当前已经存在的是Lora,wifi,zigbee,蓝牙等,lora比较适合空旷场所的数据传输,无法组成mesh网络,wifi传输距离短,且无法组成mesh网络,zigbee可以组成mesh网络,但是传输效率比较低。

蓝牙mesh网络是2017年批准的蓝牙标准,这是一种组网技术,蓝牙4.0以上支持BLE低功耗的芯片都支持。蓝牙5.0是蓝牙的最新标准,主要是提高2倍的传输速度和4倍的传输距离,和蓝牙mesh是两个概念。

蓝牙mesh特点

蓝牙Mesh脱胎于CSR倡导的私有协议-CSR Mesh,该技术诞生于2014年。

蓝牙技术联盟于去年7月19日正式宣布,蓝牙(Bluetooth)技术开始全面支持Mesh网状网络。全新的Mesh功能提供设备间多对多传输,并特别提高构建大范围网络覆盖的通信能力,适用于楼宇自动化、无线传感器网络等需要让数以万计个设备在可靠、安全的环境下传输的物联网解决方案。


蓝牙mesh的网络节点类型如下:


Proxy(代理节点):通过代理节点,手机和pad等支持蓝牙的设备可以访问网络中的每一个设备。

Edge(边缘节点):普通的节点,不支持中继等功能,只是普通收发数据。

Relay (中继节点) :可以作为消息的中继,转发给其他节点,本身也可以接受消息。


Friend+Low power节点:这两个节点是配合使用的,Friend节点可以缓存Low power节点的信息,这样low power节点可以处于休眠状态,定时唤醒,从Friend节点取回消息,满足低功耗的应用。


蓝牙Mesh与zigbee不同,它不用路由协议,而是使用网络泛洪管理技术,简单说就是一个节点发出的数据,将会被所有支持中继的节点进行转发,但不会被无限转发,已经转发该数据的节点将不再进行转发,同时,蓝牙Mesh有一些特殊机制,比如数据包生存周期(Time To Live)管理,也是有效的防止了数据的无限转发。


蓝牙mesh的网络特点如下:


1) 网络无需中心节点

蓝牙Mesh与其他Mesh拓扑的很大不同,无需中心网关,节点与节点通信,节点的入网,均是通过配置实现


2) 节点信息,入网可配置

节点通过配置完成入网,无繁琐的入网交互流程及对应入网过程路由表的建立

3) 采用洪流(Flooding)模式进行通信

与一般的Mesh基于路由表通信相比,蓝牙Mesh利用广播+中继接收转发的机制,完成消息的传递;


4) 通信采用发布/订阅模型

节点发布信息,将消息发送至对应地址,订阅该地址的节点,将收到消息;这一特点,可以实现一对多的控制以及多对一的控制;比如一个开关可以控制三个灯泡,一个灯泡可以被三个开关控制。这个特性也是充分利用了蓝牙Mesh广播通信的优势;


5) 两重安全机制

蓝牙Mesh采取了应用层安全密钥及网络安全密钥,来保护网络的安全;网络安全密钥应用于整个网络,而应用层密钥则专门保护专门的终端节点;比如,灯控的消息可以被同一网络的开关,执行器等转发,而开关,执行器转发过程,无法解密具体的应用数据,即使同一网络,也无法实现灯的控制 (这加大了破解网络的难度)


6) 低功耗支持

针对低功耗如电池供电节点,可制定其他的节点作为低功耗节点的Friend节点,当低功耗节点进入睡眠后,Friend节点可以替代接收低功耗节点消息,并在低功耗节点唤醒后,将数据传递给低功耗节点;


7) 代理支持

针对已实现BLE 4.0/4.2协议的传统BLE设备,可通过代理节点,实现传统BLE节点加入Mesh网络;代理节点与传统BLE节点通过特定GATT Profile进行消息传递;



【声明】内容源于网络
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