【應(yīng)用方案】泰凌微電子SIG Mesh和極速配網(wǎng)簡介

2017年藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）推出了藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，基于藍(lán)牙低功耗廣播報(bào)文來實(shí)現(xiàn)多對多網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。以下是SIG Mesh常用知識和Telink SIG Mesh解決方案常用功能介紹。

1BLE Mesh技術(shù)特點(diǎn)

方便性，能方便的和手機(jī)進(jìn)行交互。

自管理、自修復(fù)，節(jié)點(diǎn)可以隨意移動位置，斷電上電。

易操作、安全性、互聯(lián)互通等特性。

2拓?fù)鋱D介紹

圖源：藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟

Proxy(代理功能)：手機(jī)等設(shè)備只要通過GATT連接網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)就能和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互通訊。如上圖節(jié)點(diǎn) T 和 S ，T常見的是手機(jī)等類型的設(shè)備。

低功耗模式：極低功耗要求的設(shè)備，比如傳感器，遙控器等，基于Friend ship來實(shí)現(xiàn)，如上圖的節(jié)點(diǎn)O 和 L/M。

Relay模式：通過可控的廣播洪泛 (Managed flooding) 進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，可控是通過Message Cache機(jī)制和TTL 等機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。

3組網(wǎng)主要安全性介紹

SIG Mesh采用橢圓曲線ECC算法，保證密鑰分發(fā)過程不被監(jiān)聽，保證了密鑰的安全性。

4組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)消息收發(fā)的安全機(jī)制

Mesh網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)都是經(jīng)過加密的，分別有以下的幾個(gè)密鑰：

網(wǎng)絡(luò)層密鑰(NetworkKey)：所有網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)的數(shù)據(jù)都要使用NetworkKey進(jìn)行加密。

應(yīng)用密鑰(AppKey)：AppKey是用于加密接入層(AccessLayer)的數(shù)據(jù)。每一個(gè)NetworkKey下，都可以管理多個(gè)AppKey。比如門鎖和燈分別使用兩個(gè)AppKey，進(jìn)行安全級別分級管理。

設(shè)備密鑰(Device Key)：配置模型(Configuration Model)的消息采用Device Key加密。每一個(gè)設(shè)備都有一個(gè)不相同的設(shè)備密鑰，配置參數(shù)更安全。

一條消息一般經(jīng)過 NetworkKey 和 AppKey(或者Device Key)兩層加密。

5模型介紹

SIG Mesh的很多功能都通過模型(model)來實(shí)現(xiàn)，不同的產(chǎn)品功能用不同的model來實(shí)現(xiàn)。比如onoff model，lightness model等。目前SIG Mesh V1.0定義的model在Telink SIG Mesh解決方案里面都有實(shí)現(xiàn)。

6Telink SIG Mesh解決方案介紹

Telink SIG Mesh解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的SIG Mesh spec 以及model spec完整功能，包含前面章節(jié)介紹的所有功能。

目前常用的 模型(model)實(shí)現(xiàn)和對應(yīng)的功能簡介，舉例如下：

1、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置模型(configuration model)

配置網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，比如 key 的添加更改，TTL 的初始值設(shè)置，Relay功能是否打開 等等。

使用 device key 來進(jìn)行加解密。

2、通用開關(guān)模型(Generic OnOff)

開關(guān)量的取值是0或者1，不局限于燈的開關(guān)，所有的開關(guān)量都可以用。

3、通用level模型(Generic Level)

level 的值的范圍是 -32768 ~ 32767 之間，共65536個(gè)值。燈的亮度，天氣溫度，空氣濕度等都可以轉(zhuǎn)換為這個(gè)通用刻度。

4、亮度調(diào)節(jié)模型(Lightness)

亮度的取值范圍是 0 ~ 65535. 和 level 是有先行轉(zhuǎn)換關(guān)系，轉(zhuǎn)換關(guān)系是 “亮度 = level + 32767”。明確用來描述亮度，比如燈的亮度等。

5、色溫?zé)裟Ｐ?Lightness CTL)

專門管理色溫?zé)舻哪Ｐ停^承了亮度、開關(guān) model，然后增加色溫量。

6、場景模型(scene model)

先通過一些控制命令，比如亮度調(diào)節(jié)，色溫調(diào)節(jié)，開關(guān)命令等，把所有的 燈調(diào)到想要的一個(gè)效果，然后把當(dāng)前的效果保存為一個(gè)場景 ID。當(dāng)這些燈被調(diào)到一個(gè)其它狀態(tài)后，此時(shí)可以通過只發(fā)送一個(gè)場景ID生效命令，就可以快速的把這些到調(diào)整到該場景的狀態(tài)。

比如，出門時(shí)的 “離家場景”(只有很少的燈亮著，其它都關(guān)閉)，當(dāng)離開家，關(guān)上門的時(shí)候，只需要發(fā)送一條 “離家場景”生效的命令，就可以 達(dá)到效果了。

7、時(shí)鐘模型(Time model)

當(dāng)手機(jī)通過時(shí)鐘模型的時(shí)鐘設(shè)置命令給節(jié)點(diǎn)配置時(shí)間后，節(jié)點(diǎn)就有了一個(gè)和世界時(shí)鐘同步的時(shí)鐘信息，就可以結(jié)合后面的鬧鈴模型觸發(fā)鬧鈴事件。

8、鬧鈴模型(Schedule model)

用于定義一些鬧鈴事件，結(jié)合時(shí)鐘模型實(shí)現(xiàn)：當(dāng)時(shí)間到后，控制某些設(shè)備到某個(gè)狀態(tài)。

9、其它模型

比如 RGB 燈model(彩燈)，sensor model(傳感器)，location model(位置模型)等。

7Telink SIG Mesh支持的平臺

支持接入主流智能音箱/網(wǎng)關(guān)等。

8極速配網(wǎng)介紹

目前Telink SIG Mesh支持某些平臺包含的極速配網(wǎng)功能，特性簡介如下：

1、配網(wǎng)時(shí)間快

基于設(shè)備保存有static OOB 的三元組模式，可以實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)交互流程的精簡，不需要經(jīng)過相對耗時(shí)的橢圓曲線算法，只需要節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)“confirmation”的數(shù)據(jù)包和收到key等信息后，回ack就可以。組網(wǎng)信息交互的安全性會通過云端和節(jié)點(diǎn)的 static OOB 參與加解密來保證。

極速配網(wǎng)時(shí)間是 2 秒左右。音箱組網(wǎng)的普通模式，是 5 秒左右。

2、可以通過手機(jī)收發(fā)廣播包的方式直接和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，而不需要經(jīng)過GATT連接。

因?yàn)橥ㄓ嵎绞胶唵?，所以可以進(jìn)一步降低節(jié)點(diǎn)的硬件要求，進(jìn)而降低硬件成本。

關(guān) 于 泰 凌

泰凌微電子致力于為客戶提供一站式的低功耗高性能無線連接SoC芯片解決方案，包括經(jīng)典藍(lán)牙，藍(lán)牙低功耗，藍(lán)牙Mesh，Zigbee，Thread，Matter，Apple HomeKit，Apple“查找（Find My）”，和私有協(xié)議等低功耗2.4GHz多協(xié)議無線連接系統(tǒng)級芯片和豐富的固件協(xié)議棧。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能照明，智能家居/樓宇，智能遙控，無線外設(shè)，智能零售，穿戴設(shè)備，無線音頻，智能玩具，物流追蹤，智慧城市等各類消費(fèi)和商業(yè)應(yīng)用場景中。

審核編輯：湯梓紅