BLE Mesh 網(wǎng)絡(luò)如何工作？

將新設(shè)備添加到 Mesh 網(wǎng)絡(luò)的過程稱為 Provisioning，幫助新設(shè)備連接到 Mesh 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為 Provisioner。每個(gè)連接到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)使用消息相互通信。托管泛洪和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)技術(shù)用于控制網(wǎng)狀流量并提高其功率效率。

· 受控洪水

BLE 網(wǎng)格使用托管洪泛中繼方法將消息從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。這反過來又優(yōu)化了操作，以確保洪水不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生大量流量。

Heartbeat：每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送 Heartbeat 消息，通知其他節(jié)點(diǎn)它處于活動(dòng)狀態(tài)。它還幫助接收節(jié)點(diǎn)計(jì)算向心跳源節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息所需的希望數(shù)。

TTL：每條消息都包含一個(gè)生存時(shí)間 （TTL） 值，該值限制了該消息可以在網(wǎng)絡(luò)中中繼的次數(shù)。每次接收和中繼消息時(shí)，TTL 值減 1。心跳消息幫助源節(jié)點(diǎn)設(shè)置正確的 TTL 值。

消息緩存：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都為最近收到的消息維護(hù)一個(gè)消息緩存。每當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到消息時(shí)，它都會(huì)檢查本地緩存的中繼消息列表，如果已經(jīng)存在則忽略。

· 不對(duì)稱結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)由異構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成，考慮到電源和處理能力等配置，這些節(jié)點(diǎn)可能不支持或支持少數(shù)四種特性。

中繼：允許節(jié)點(diǎn)作為中間節(jié)點(diǎn)為他人中繼消息，這有助于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)大覆蓋和可靠性。

代理：允許節(jié)點(diǎn)作為中介，以啟用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和不具有網(wǎng)狀功能的支持 BLE 的設(shè)備之間的通信。

低功耗：允許對(duì)功耗敏感的節(jié)點(diǎn)跳過一直處于活動(dòng)狀態(tài)，并按照程序喚醒自己并在活動(dòng)時(shí)間接收消息。

朋友：允許與低功率節(jié)點(diǎn)建立友誼關(guān)系。Low Power 節(jié)點(diǎn)的消息被發(fā)送到相關(guān)的 Friend 節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)在 Low Power 節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)時(shí)存儲(chǔ)其消息。當(dāng) Low Power 節(jié)點(diǎn)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)時(shí)，它會(huì)接收來自相關(guān) Friend 節(jié)點(diǎn)的消息。

BLE Mesh 網(wǎng)絡(luò)在智能家居中如何工作？

讓我們假設(shè)一個(gè)有走廊和 3 個(gè)房間的智能家居。這將幫助我們了解 BLE 網(wǎng)格如何將消息發(fā)送到任何節(jié)點(diǎn)，而無需處于該設(shè)備的 BLE 范圍內(nèi)。每個(gè)房間至少有 1 個(gè)燈泡。客廳和臥室還有一個(gè)恒溫器，用于控制溫度。

智能手機(jī)應(yīng)用程序在單個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中扮演供應(yīng)商、添加燈泡和恒溫器的角色，以通過交換消息實(shí)現(xiàn)它們之間的通信。

與溫控器 T2 通信，最直接的方式是通過 blub B1-B5 將消息傳遞到溫控器 T2。但是，這條最短路徑可能會(huì)被家里的墻壁或其他金屬器具擋住。在這種情況下，中繼節(jié)點(diǎn) B2-B3-B4-B5 可以幫助智能手機(jī)應(yīng)用程序達(dá)到恒溫器 T2。

智能手機(jī)應(yīng)用程序用于與不支持 BLE Mesh 但支持 BLE 的恒溫器 T2 進(jìn)行通信。因此，智能手機(jī)應(yīng)用程序必須找到一個(gè)代理節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可以作為與網(wǎng)狀設(shè)備通信的中介。Bulb B1 是這里的代理節(jié)點(diǎn)，它從智能手機(jī)應(yīng)用程序接收消息并將消息發(fā)布到整個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

走廊中的燈泡 B3 只是一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，它在網(wǎng)絡(luò)中傳輸消息。燈泡 B4 和 B5 作為溫控器 T1 和 T2 的友節(jié)點(diǎn)，它們被抽象為低功耗節(jié)點(diǎn)。

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，用于演示智能家居中的 BLE 網(wǎng)格。但是，BLE 網(wǎng)格使智能家居能夠提供高級(jí)家庭自動(dòng)化功能，如組、場(chǎng)景、日程管理等等。

為什么支持 BLE Mesh 的解決方案更受歡迎？

BLE Mesh 網(wǎng)絡(luò)提供了某些優(yōu)勢(shì)，這使其更可取：

· 全球互操作性：一個(gè)供應(yīng)商開發(fā)的產(chǎn)品與另一個(gè)供應(yīng)商生產(chǎn)的產(chǎn)品無縫協(xié)作，無需額外的努力

· 出色的向后兼容性：借助 Proxy 概念，BLE 網(wǎng)格向后兼容所有支持 BLE 且不支持網(wǎng)格協(xié)議的設(shè)備

· 成本效益：大部分智能手機(jī)支持BLE 4.0/5.0。因此，支持 BLE Mesh 的解決方案可以輕松利用手機(jī)，而無需客戶購買額外的硬件設(shè)備。

· 端到端安全性：在 BLE Mesh 中，安全性是強(qiáng)制性的，不能關(guān)閉。提供從供應(yīng)流程到消息處理的完整流程安全設(shè)計(jì)

· 電源效率： BLE Mesh 使用藍(lán)牙低功耗和友誼概念，與其他 Mesh 技術(shù)相比，保持功耗優(yōu)化

審核編輯：郭婷