藍牙網(wǎng)格技術和家居自動化

2016年藍牙5.0規(guī)范發(fā)布，相比之前的標準它具備更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且為引入藍牙低功耗（BLE）網(wǎng)絡功能提供了方便，尤其是那些物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領域應用新需求的功能。就在一年后，即2017年7月31日，采用藍牙網(wǎng)格技術的設備1.0推出了，實現(xiàn)了基于藍牙的多對多通信。網(wǎng)格規(guī)范支持多達32,767（2的15次方）個節(jié)點，這使得其非常適合部署在需要連接大量單個設備的物聯(lián)網(wǎng)和智能家居應用領域。

面向智能家居應用的藍牙網(wǎng)格技術

對于智能家居和家居自動化應用，藍牙網(wǎng)格技術為許多新產品開辟了機會。一個很好的例子就是我們現(xiàn)在可以買到用藍牙控制的燈泡。消費者可以把家里的幾個甚至全部燈泡都換成這種類型的燈泡，藍牙網(wǎng)格技術負責將這些燈泡分配到不同的組（比如走廊、餐廳、廚房和臥室等）。藍牙網(wǎng)格技術在家居自動化應用中被成功采用的另一個特性是它兼容低功耗藍牙（BLE）協(xié)議，這使得其能夠向后兼容藍牙4.0，并確保用戶可以將其他設備合并到一個藍牙網(wǎng)格網(wǎng)絡中。

藍牙網(wǎng)格星型拓撲結構

藍牙網(wǎng)格技術的通信方式不局限于單個網(wǎng)絡集線器或星型拓撲，可以通過多個節(jié)點發(fā)送和轉發(fā)消息數(shù)據(jù)。網(wǎng)格網(wǎng)絡還支持同時尋址和控制網(wǎng)絡中的多個設備。藍牙網(wǎng)格技術拓展了網(wǎng)絡的物理范圍，超出了藍牙實際的距離限制，增加了網(wǎng)絡的彈性，并且顯著提升了網(wǎng)絡擴展部署的能力。藍牙網(wǎng)格可以持續(xù)擴展其覆蓋的范圍，克服了傳統(tǒng)藍牙設備面臨的范圍限制。此外，跨網(wǎng)絡傳遞消息意味著不存在單一的故障節(jié)點，因此使得整個系統(tǒng)具備自我修復的能力。

網(wǎng)格節(jié)點和泛洪（flooding）技術

在藍牙規(guī)范中網(wǎng)格節(jié)點分為四種不同的類型：中繼、低功耗、友鄰和代理(圖1)：

圖1: 藍牙網(wǎng)格網(wǎng)絡包括的所有節(jié)點類型：中繼、低功耗、友鄰和代理（來源：Cypress）

網(wǎng)格網(wǎng)絡采用廣播到所有（broadcast-to-all）或泛洪（flooding）技術將消息數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡中的每個節(jié)點，直到確認消息到達目的地。消息可以針對單個節(jié)點、節(jié)點組或所有節(jié)點。例如，可以使用一組尋址消息來打開餐廳內的所有燈，每個燈接收命令時幾乎沒有延遲。發(fā)布和訂閱技術可以鏈接網(wǎng)格網(wǎng)絡中的不同節(jié)點類型，餐廳里的燈光可以通過網(wǎng)絡預設為打開或者關閉，這些命令可以由房間內的照明開關系統(tǒng)發(fā)布。

Cypress EZ-BT?藍牙網(wǎng)格評估套件（CYBT-213043-MESH）

對于經驗豐富的工程師來說，著手設計一款基于藍牙網(wǎng)格技術的新產品也不是那么簡單的。藍牙特別技術小組（SIG）發(fā)布了一個列表，其中包括很多供應商的模塊以及SoC器件，這些已經通過了藍牙質量認證。除此之外，工程師還面臨其他一些問題，比如組件規(guī)范、軟件技術棧、開發(fā)工具和參考設計等。

Cypress的EZ- BT?藍牙網(wǎng)格評估套件（CYBT-213043-MESH）是一個非常完善的設計開發(fā)平臺，支持藍牙網(wǎng)格技術的所有功能特性(圖2)。這個開發(fā)套件包括四個獨立的評估板卡，每個都集成了Cypress CYBT-213043-02模塊（基于CYW20819器件）、熱敏電阻、光傳感器和PIR運動傳感器。CYW20819是一個超低功耗雙模式藍牙5.0 SoC器件，符合藍牙網(wǎng)格技術1.0技術規(guī)范。這款評估套件是藍牙低功耗網(wǎng)格功能設計的理想選擇，比如傳感器節(jié)點、照明和智能家居應用等。

審核編輯：郭婷