藍芽mesh網路技術的亮點
the highlights of bluetooth mesh networking technology
導言 藍芽是當今最主要的低功耗無線技術之一，對無線裝置使用者和開發人員非常熟悉。藍芽網路型別僅限於兩個裝置（信標或單個集線器）和幾個只能與該集線器（星型網路）通訊的衛星裝置之間的雙向通訊。儘管beaconing是一種基於一對多廣播的技術，用於感興趣的資訊傳送室內定位、資產跟蹤和雙向通訊，為藍芽物聯網的使用創造了許多可能性，但最新的藍芽更新已經發展到下一代網路架構。藍芽低能耗（le）標準公升級，選擇mesh作為新的網路拓撲。mesh網路使大量的藍芽節點能夠作為乙個單一的大型網路執行，從而支援新的應用程式扇區和用例。
藍芽mesh的關鍵是每個節點都能充當網路中的乙個可行的運營商，並且能夠從網路中的其他節點中繼訊息。當乙個或多個節點連線到網際網路上時，藍芽mesh網路就可以無縫地成為物聯網（iot）網路，該網路易於擴充套件，開發起來也相當簡單。
藍芽星網閃耀之處
在傳統的星網中，每個星網節點都必須連線到乙個中心節點。儘管適用於定義明確的靜態和小型網路，但由於成本和設計上的挑戰，這種網路拓撲結構的侷限性使得擴充套件、開發、移動和動態網路變得不可行。星型網路拓撲結構的另乙個限制也是範圍，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路正常工作。然而，使用mesh，multi-hop communications允許範圍內的任何可行節點將節點訊息重新傳輸到所需目的地的任何節點。這就是藍芽mesh的閃光點，因為mesh網路拓撲結構可以設計成可擴充套件到當前指定為32000個節點的大量數量，並適應不斷變化的網路條件。
圖1
星型網路需要乙個集中的集線器來執行，網狀網路可以利用網路中的節點來中繼訊息以增強可伸縮性。
藍芽mesh網路的可擴充套件性和可靠性
隨著物聯網革命在幾乎所有行業的發生，許多以前依賴於硬線可靠性但遭受硬線可擴充套件性問題的應用開始採用無線解決方案。這些應用受益於低功耗mesh技術，因為與硬線和傳統點對點無線系統相比，此類系統的可擴充套件性是前所未有的。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中的可伸縮性是乙個開發人員的問題，它使mesh網路能夠基於配置為使用該網路操作的節點而增長。資源調配可以作為一種非常安全的多重授權方法來完成，也可以像使用者通過按下虛擬智慧型手機按鈕選擇加入一樣簡單。因此，網格部署可以在乙個大型的單一安裝中完成，也可以在需要額外的網路覆蓋、感測器密度或其他受益於額外節點的方案時新增節點。此外，通過通用屬性配置檔案（gatt），標準藍芽le裝置可以通過**節點與藍芽le mesh網路通訊，進一步允許mesh網路根據需要進行擴充套件。
當點對點和硬線網路型別通常圍繞單個集線器旋轉，並且存在到集線器和集線器基礎設施的每個連線的責任時，網狀網路拓撲可以利用網路中的每個節點作為潛在的通訊鏈路和/或集線器（中繼節點）。這使得自發和路由優化能夠比星型網路提高mesh網路的可靠性和效率。此函式稱為多路徑傳遞，其中訊息可以從乙個節點傳送，並由最終接收者通過網狀網路的各種路徑接收。
藍芽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乙個主要問題，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，如智慧型手機和平板電腦版本，仍然可以通過gatt與bluetooth mesh進行通訊。**節點是簡單的bluetooth mesh節點，已被批准連線到其他bluetooth le裝置，允許與bluetooth mesh進行雙向通訊。
藍芽le的乙個顯著增長的用例是beaconing。信標是事件觸發乙個節點來傳輸資訊，包括感測器資訊、位置或興趣點資訊。市場上有兩個主要的信標標準：蘋果的ibeacon和谷歌的eddystone，每乙個都有各自的優點和用例。現在，任何bluetooth mesh節點都可以合併乙個或兩個信標標準，並且可以在作為bluetooth mesh節點執行時轉換為虛擬bluetooth信標。這可以啟用新的用例甚至商業模型，例如，連線的室內照明**商，現在開始提供新的服務，例如室內定位、資產跟蹤和興趣點資訊交付。
bluetooth mesh開發人員的優點
幸運的是，對於已經擁有成熟的藍芽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**商的藍芽mesh sdk，mesh網路可以為給定的應用程式快速開發和優化，這是熟悉先前藍芽版本和sdk的開發人員很容易完成的。此外，以前的技術可以通過gatt與新的藍芽mesh裝置通訊，這意味著只有需要mesh功能的技術才需要mesh開發。最後，就像許多藍芽裝置一樣，使用者裝置設定和配置都可以通過智慧型手機/平板電腦和應用程式介面輕鬆啟用。
圖2
藍芽協議棧的多功能性使得藍芽mesh網路能夠通過mesh網路中的**節點與藍芽le裝置（如使用者/客戶的智慧型手機/平板電腦）進行通訊。
藍芽mesh和家庭自動化
智慧型燈泡、恆溫器、通風口、運動感測器和許多其他智慧型家居物聯網應用正日益普及。通常，這些家庭自動化裝置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路路由。bluetooth mesh有望成為一種簡化智慧型家居自動化過程的協議，它使越來越多的mesh裝置網路能夠方便地安裝和配置使用者的智慧型手機或平板電腦。
使用者的好處是，連線裝置的網狀網路可以用於多路徑中繼訊息，這同時提高了可靠性和網路覆蓋率。在整個家庭中只有幾個節點的情況下，藍芽網格甚至可以覆蓋大家庭的每乙個角落，並在單個節點出現故障時防止服務中斷。例如，如果家庭照明藍芽mesh中的一些節點連線到家庭網路，即使其中乙個家庭網路連線的節點發生故障，來自mesh的其餘節點的訊息仍然可以到達使用者的控制/報告裝置。傳統上，如果集線器出現故障，整個網路將無法使用。這很可能就是燈開和燈關的區別。
結論 儘管bluetooth mesh最近才與製造商的晶元組和sdk一起出現，並可能從標準的未來增強中受益，但與bluetooth標準的mesh網路將為家庭、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輕鬆開發和部署乙個可擴充套件的mesh網路的能力展開，該網路既非常可靠，又可以很容易地用於執行多個任務。由於藍芽mesh網路可以由具有多種功能的節點組成，例如支援低功耗節點的友元節點和支援藍芽mesh和非mesh藍芽le裝置之間相互通訊的**節點，因此該功能進一步增強。考慮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路技術實現什麼樣的解決方案將是令人興奮的。
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