隨著2009年藍(lán)牙低功耗（Bluetooth Low Energy）的切入，再到現(xiàn)在的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Mesh)，我們正看到并將看到有更多的新應(yīng)用出現(xiàn)。早期，家庭/樓宇自動(dòng)化、信標(biāo)、照明和資產(chǎn)追蹤/管理等組網(wǎng)應(yīng)用主要采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)。然而，Zigbee需要設(shè)計(jì)路由器/網(wǎng)關(guān)，這對開發(fā)者形成負(fù)擔(dān)，因此行業(yè)也進(jìn)一步提出了基于IPv6的Thread網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，形成目前技術(shù)三分天下的局面。

對此，Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）亞太區(qū)市場拓展高級經(jīng)理陳雄基先生近期接受專業(yè)媒體專訪，針對三大網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)應(yīng)用做了詳細(xì)的分析，以便設(shè)計(jì)者能在產(chǎn)品開發(fā)初期選用最合適的方案，同時(shí)他也介紹了Silicon Labs領(lǐng)先的多協(xié)議無線軟硬件產(chǎn)品。歡迎點(diǎn)擊“閱讀原文”至我們的中文論壇瀏覽完整文章內(nèi)容。

三大網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較

關(guān)于目前市面上三大網(wǎng)狀網(wǎng)狀技術(shù)－Bluetooth Mesh、Thread、Zigbee的比較，在實(shí)際的應(yīng)用場景，燈、風(fēng)扇、門鎖可能已經(jīng)有Wi-Fi、藍(lán)牙無線連接之外的其他連接，這就提出了多協(xié)議的需求。比如Amazon Echo就支持Wi-Fi和Zigbee，這就需要支持相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)。

再就是應(yīng)用層的需求、性能需求（家庭覆蓋范圍、吞吐量以及是做視頻傳送應(yīng)用還是做簡單監(jiān)控應(yīng)用等）以及IP連接需求（比如Thread就是為了對IPv6提供支持）。

下圖是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較。從應(yīng)用層可以看出，目前Bluetooth Mesh的網(wǎng)絡(luò)模型（主要定義燈、開關(guān)）相比Zigbee的dotdot還不夠完善，畢竟Zigbee已經(jīng)有十多年的歷史，比如dotdot對燈（調(diào)光、色溫、組網(wǎng)等）、門鎖、傳感器、開關(guān)等的定義非常豐富，可以很好配合智能家居使用。

然而，陳雄基補(bǔ)充說Zigbee有路由需求，需要設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)。這對很多開發(fā)者來說是個(gè)負(fù)擔(dān)。因此，具體采用哪種無線連接開發(fā)，要根據(jù)終端市場需求進(jìn)行判斷。

另一方面，隨著智能手機(jī)的普及，業(yè)界也希望直接利用智能手機(jī)來實(shí)現(xiàn)這些組網(wǎng)應(yīng)用的訪問與控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)潛在的云連接。

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)崛起

Bluetooth SIG在7月發(fā)布了Bluetooth Mesh（藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）更新。隨著網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的加入，藍(lán)牙也有潛力被應(yīng)用于這些場景上。

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了藍(lán)牙的覆蓋范圍。早期的藍(lán)牙基本速率/增強(qiáng)數(shù)據(jù)率（BR/EDR）主要用于音頻和語音串流應(yīng)用。隨著2009年藍(lán)牙低功耗（BLE）的切入，再到現(xiàn)在的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，我們正看到并將看到有更多的新應(yīng)用出現(xiàn)。

以前，藍(lán)牙的主流是點(diǎn)對點(diǎn)的應(yīng)用。“雖然有廠商宣稱自己的產(chǎn)品可以1對多，但仍是星形網(wǎng)絡(luò)。”芯科科技（Silicon Labs）公司亞太區(qū)高級市場經(jīng)理陳雄基日前在媒體交流會(huì)上向記者表示。

藍(lán)牙早期是星形網(wǎng)絡(luò)，從中心節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)是點(diǎn)對點(diǎn)應(yīng)用。星形網(wǎng)絡(luò)有一些先天不足，比如距離限制。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以改善這個(gè)問題。它通過將其他節(jié)點(diǎn)作為中繼，來增加射頻傳輸距離，從而進(jìn)行更好覆蓋。

“藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通過路由功能解決單點(diǎn)故障問題。它理論上可支持相對多的節(jié)點(diǎn)。安全性是一大關(guān)注，藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供一定安全支持。”陳雄基強(qiáng)調(diào)，“藍(lán)牙和WiFi之所以被大眾接受的程度高，在于它們提供良好的互操作性。藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)從應(yīng)用層到網(wǎng)絡(luò)層、物理層等進(jìn)行了全部定義。這是與Zigbee和Thread之間的一個(gè)重要差異。”

四大功能完整覆蓋各應(yīng)用場景

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括中繼功能、低功耗功能、友鄰功能和代理功能。

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)需要有至少一個(gè)代理節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)和手機(jī)的通信。手機(jī)提供的是藍(lán)牙BLE連接，因此代理節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)支持BLE和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。“藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢實(shí)際上是支持手機(jī)連接，然而現(xiàn)在的手機(jī)還不支持藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，所以必須通過代理節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行切入。”陳雄基補(bǔ)充道。

除了手機(jī)和代理節(jié)點(diǎn)之間的通信外，其他部分就是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)部分。其中，絕大部分照明節(jié)點(diǎn)都會(huì)提供中繼功能（中繼節(jié)點(diǎn)）。低功耗功能是指低功耗設(shè)備處于睡眠狀態(tài)時(shí)，需要有朋友節(jié)點(diǎn)幫助存儲(chǔ)請求數(shù)據(jù)。當(dāng)它醒來時(shí)就可以從朋友節(jié)點(diǎn)獲取更新數(shù)據(jù)。這樣就可以保證所有信息都被收到。“代理節(jié)點(diǎn)至少要有一個(gè)，從而對整個(gè)應(yīng)用場景提供支持，否則與其他私有協(xié)議就沒有差異。”陳雄基說。

另外，邊緣節(jié)點(diǎn)是指周圍的節(jié)點(diǎn)，沒有中繼功能。“節(jié)點(diǎn)太多、不停重發(fā)會(huì)導(dǎo)致無線頻譜無法支撐，而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)失去反應(yīng)。藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通過增加邊緣節(jié)點(diǎn)選項(xiàng)進(jìn)行改善。”陳雄基透露。

下圖是藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的定義。它和Zigbee、Thread有比較大的差異，進(jìn)行了詳細(xì)底層定義，甚至是開關(guān)服務(wù)器都有在協(xié)議里定義，這樣就能夠提供更好的兼容性。另外它通過傳感器設(shè)定服務(wù)器、時(shí)間服務(wù)器等來支持睡眠產(chǎn)品的定時(shí)器動(dòng)作。

面向藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的Wireless Gecko（小壁虎）產(chǎn)品組合

Silicon Labs為組網(wǎng)應(yīng)用提供Wireless Gecko產(chǎn)品組合。對于藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，開發(fā)者可選擇SoC芯片或模塊（SiP或PCB模塊）進(jìn)行開發(fā)。

陳雄基說明，對于Blue Gecko的三款SoC產(chǎn)品，EFR32BG13 Blue Gecko鑒于其Flash容量（512kB）和RAM大小（64kB），最適合藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

512kB的Flash允許放BLE和藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，同時(shí)也能做OTA的更新。同時(shí)它提供時(shí)鐘功能，其高精度低頻RCO用來取代外置32.768kHz晶振。此外，該芯片也提供能源管理，包括DC-DC轉(zhuǎn)換和低電壓檢測等。安全則包括一系列加速引擎。在串行接口方面，URART、GPIO、I2C、USART通通提供支持。計(jì)時(shí)器和觸發(fā)器部分加強(qiáng)了時(shí)鐘功能。模擬模塊可用作照明驅(qū)動(dòng)。無線部分支持BT 5高速率和遠(yuǎn)距離。

對于Blue Gecko藍(lán)牙模塊，SiP模塊可直接用于可穿戴設(shè)計(jì)。它集成了天線、晶振以及所有相關(guān)射頻部分（穩(wěn)定性都已通過測試）。同時(shí)也通過了各種認(rèn)證，包括FCC、CE通用認(rèn)證，以及各國認(rèn)證，從而開發(fā)人員可以放心使用。

下圖是Blue Gecko模塊產(chǎn)品組合。其中，BGM111是PCB模塊。BGM12x和BGM11S都是SiP模塊。BGM13S的13是指和EFR32BG13對應(yīng)的型號(hào)，S是指SiP模塊。這款模塊將在年底推出，而PCB模塊則是會(huì)馬上推出。

開發(fā)工具支持

對于硬件，所有Wireless Gecko產(chǎn)品都是基于同一套底板開發(fā)。其上可以換不同的模塊，包括不同系列的Wireless Gecko、不同的RF輸出以及不同頻點(diǎn)。對于軟件，Silicon Labs可提供整套相關(guān)SDK，把網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)模型和BLE（即GATT、ATT、GAP SM和L2CAP部分）合并，從而讓開發(fā)人員可以開發(fā)代理節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

陳雄基透露，對于網(wǎng)絡(luò)分析，過去絕大部分BLE應(yīng)用都是做點(diǎn)對點(diǎn)應(yīng)用，對網(wǎng)絡(luò)分析要求很低。而在做網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于無線頻譜有復(fù)雜表現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)分析的要求會(huì)相應(yīng)提高。如果沒有工具分析，開發(fā)人員將不知道會(huì)發(fā)生什么問題。因此，Silicon Labs在硬件上提供Packet trace工具。相對于其他監(jiān)聽（sniffer）工具只是單純看空中流量，它是直接連到芯片上抓數(shù)據(jù)。這樣甚至連芯片是否有發(fā)信號(hào)、收到信號(hào)做了哪些處理都清楚。