通過(guò)BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)解決方案的強(qiáng)大功能

作者：Prakruti Patel，Shruti Garg

2019 年，低功耗藍(lán)牙市場(chǎng)估計(jì)為 47.746 億美元，預(yù)計(jì) 2020-2024 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 19.7%。這表明BLE在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的其他無(wú)線通信協(xié)議中的普及正在迅速增長(zhǎng)。直到 2017 年 7 月，BLE 能夠以有限的范圍覆蓋范圍進(jìn)行一對(duì)一和一對(duì)多拓?fù)鋺?yīng)用。隨著 2017 年 7 月網(wǎng)狀拓?fù)涞募尤?，BLE 應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)展到需要各種高能效傳感器網(wǎng)絡(luò)的行業(yè)的多對(duì)多拓?fù)洹?/p>

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何工作？

將新設(shè)備添加到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程稱為配置，幫助新設(shè)備連接到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為配置器。連接到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)設(shè)備稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)使用消息相互通信。管理洪水和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)技術(shù)用于控制網(wǎng)格流量并使其節(jié)能。

管理洪水

BLE 網(wǎng)格使用托管泛洪中繼方法將消息從源發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。這反過(guò)來(lái)又優(yōu)化了操作，以確保泛洪不會(huì)在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生大量流量。

心跳：每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送檢測(cè)信號(hào)消息，以通知其他節(jié)點(diǎn)它處于活動(dòng)狀態(tài)。它還可以幫助收件人節(jié)點(diǎn)計(jì)算將消息發(fā)送到心跳源節(jié)點(diǎn)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，該值限制消息可以在網(wǎng)絡(luò)中中繼的次數(shù)。每次接收并中繼消息時(shí)，TTL 值都會(huì)遞減 1。檢測(cè)信號(hào)消息可幫助源節(jié)點(diǎn)設(shè)置正確的 TTL 值。

消息緩存：每個(gè)節(jié)點(diǎn)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)收到消息時(shí)，它都會(huì)檢查本地緩存的中繼消息列表，并忽略是否已存在。

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，考慮到其配置（如電源和處理能力），這些節(jié)點(diǎn)可能不支持或很少支持 4 個(gè)功能。

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

代理：允許節(jié)點(diǎn)作為中介，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與不具有網(wǎng)狀功能的 BLE 設(shè)備之間的通信。

低功耗：允許功耗敏感型節(jié)點(diǎn)始終跳過(guò)活動(dòng)狀態(tài)，并按編程喚醒自身并在活動(dòng)時(shí)間接收消息。

朋友：允許與低功耗節(jié)點(diǎn)建立友誼關(guān)系。低功耗節(jié)點(diǎn)的消息將發(fā)送到相關(guān)的 Friend 節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)在低功耗節(jié)點(diǎn)處于睡眠狀態(tài)時(shí)存儲(chǔ)其消息。當(dāng)?shù)凸墓?jié)點(diǎn)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)時(shí)，它會(huì)從相關(guān)的好友節(jié)點(diǎn)接收消息。

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何在智能家居中工作？

讓我們假設(shè)一個(gè)帶有走廊和 3 個(gè)房間的智能家居， 這將有助于我們了解 BLE mesh 如何在不在該設(shè)備的 BLE 范圍內(nèi)的情況下將消息發(fā)送到任何節(jié)點(diǎn)。每個(gè)房間至少有1個(gè)燈泡?？蛷d和臥室也配有恒溫器，用于控制溫度。

智能手機(jī)應(yīng)用程序扮演配置器的角色，在單個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中添加燈泡和恒溫器，通過(guò)交換消息來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的通信。

要與恒溫器T2通信，最直接的方法是通過(guò)blub B1-B5傳遞消息并到達(dá)恒溫器T2。但是，這條最短的路徑可能會(huì)被家中的墻壁或其他金屬器具阻擋。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)用程序到達(dá)恒溫器 T2。

智能手機(jī)應(yīng)用程序用于與恒溫器T2通信，恒溫器不支持BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，但支持BLE。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)可以作為中介與網(wǎng)狀設(shè)備進(jìn)行通信。燈泡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 用作恒溫器 T1 和 T2 的好友節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)抽象為低功耗節(jié)點(diǎn)。

這是一個(gè)演示BLE網(wǎng)格在智能家居中的應(yīng)用的簡(jiǎn)單示例。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，日程安排管理等等。

為什么支持 BLE 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的解決方案更可?。?/p>

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供了某些優(yōu)勢(shì)，這使得它更可?。?/p>

全球互操作性：一個(gè)供應(yīng)商開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品可與另一個(gè)供應(yīng)商制造的產(chǎn)品無(wú)縫配合使用，無(wú)需額外工作

出色的向后兼容性：在代理概念的幫助下，BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)向后兼容所有不支持網(wǎng)狀協(xié)議的BLE設(shè)備。

成本效益：大多數(shù)智能手機(jī)都支持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(wú)需客戶購(gòu)買額外的硬件設(shè)備

端到端安全性：在BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中， 安全性是強(qiáng)制性的，不能關(guān)閉。它提供了從配置過(guò)程到處理消息的完整流程安全設(shè)計(jì)

功率效率：與其他網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，BLE Mesh使用低功耗藍(lán)牙和友誼概念，以保持功耗優(yōu)化

審核編輯：郭婷