適用于智能樓宇和物聯(lián)網(wǎng)的mesh

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的出現(xiàn)讓世界比以往任何時候都更加互聯(lián)互通。然而隨著市場上對高集成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求的不斷提升，勢必需要制定出高效可靠的通信標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙5.0規(guī)范為引入大量低功耗藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)功能鋪平了道路，尤其是那些專注于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用新需求的功能。盡管藍(lán)牙5.0和低功耗藍(lán)牙代表了無線技術(shù)的進(jìn)步，但隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷增加，無法支持mesh拓?fù)涑蔀榱艘粋€重要的限制。為了克服這一障礙，藍(lán)牙特別興趣小組 (SIG) 推出了藍(lán)牙m(xù)esh設(shè)備屬性1.0規(guī)范，從而能夠提供基于藍(lán)牙的可互操作多對多通信。本文將探討mesh如何支持集成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并提供了相關(guān)解決方案來幫助工程師快速設(shè)計出需要mesh功能的應(yīng)用。

低功耗藍(lán)牙m(xù)esh

低功耗藍(lán)牙m(xù)esh采用多對多 (m:m) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并使用托管泛洪來發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，它們不需要像以太網(wǎng)那樣的集中式路由或路由表。低功耗藍(lán)牙m(xù)esh規(guī)范還提供了內(nèi)置的多層加密安全性，因此網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無需知道消息內(nèi)容即可中繼流量，網(wǎng)絡(luò)上的潛在竊聽者也只能看到加密數(shù)據(jù)包，這不僅簡化了設(shè)計，還大大提高了網(wǎng)絡(luò)安全性。由于節(jié)點(diǎn)可以通過將數(shù)據(jù)包中繼到傳輸節(jié)點(diǎn)范圍之外的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)來傳遞消息，因此與傳統(tǒng) P2P 藍(lán)牙通信相比，妥善部署的低功耗藍(lán)牙m(xù)esh覆蓋范圍更廣，讓以前無法用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)的互聯(lián)照明和遙感監(jiān)控等各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為可能。mesh規(guī)范支持多達(dá)32767個節(jié)點(diǎn)，因此非常適合部署在需要連接大量獨(dú)立設(shè)備的智能樓宇和IoT應(yīng)用中。

友鄰節(jié)點(diǎn)和低功耗節(jié)點(diǎn)

低功耗藍(lán)牙m(xù)esh最大的特點(diǎn)之一網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點(diǎn)能夠在極低的功耗下運(yùn)行，與標(biāo)準(zhǔn)BLE設(shè)備相比，電池壽命有所延長。這些節(jié)點(diǎn)被稱為低功耗節(jié)點(diǎn) (LPN)，它們只需間歇性地從深度睡眠中喚醒來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，進(jìn)而優(yōu)化功耗。為了在低功耗藍(lán)牙m(xù)esh中運(yùn)行，低功耗節(jié)點(diǎn)必須放置在友鄰節(jié)點(diǎn)附近，因?yàn)樗枰揽坑燕徆?jié)點(diǎn)才能運(yùn)行。友鄰節(jié)點(diǎn)用于存儲發(fā)送給低功耗節(jié)點(diǎn)的消息，在該節(jié)點(diǎn)被喚醒以與網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備進(jìn)行通信時，它將請求友鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送需要處理的消息，并根據(jù)需要響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)活動，最后再返回深度睡眠狀態(tài)。

ON Semiconductor RSL10 Mesh平臺

要設(shè)計一種基于藍(lán)牙m(xù)esh的新產(chǎn)品可能是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，還需要借助于一些工具。安森美半導(dǎo)體的RSL10 Mesh平臺是一個多功能、易于配置的解決方案，可用于開發(fā)基于RSL10 藍(lán)牙5無線電的mesh應(yīng)用。該平臺包括兩個基于RSL10的Mesh節(jié)點(diǎn)和一個Strata網(wǎng)關(guān)，可以連接到Strata Developer Studio?充當(dāng)配網(wǎng)設(shè)備，以便安全地添加和刪除節(jié)點(diǎn)。Strata網(wǎng)關(guān)支持無縫安全連接到Strata Developer Studio，這個云連接軟件可實(shí)現(xiàn)其他mesh配置和空中固件升級 (FOTA)。在包括智能辦公室和智能家居在內(nèi)的常見mesh示例中使用虛擬工作區(qū)，可以讓開發(fā)人員在Strata基本視圖中訪問傳感器數(shù)據(jù)并觸發(fā)設(shè)置，例如網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度、環(huán)境光、電池、溫度和節(jié)點(diǎn)連接。此外，您還可以在高級視圖中查看多個代碼示例。

借助于RSL10 Mesh平臺，工程師可以輕松實(shí)現(xiàn)采用藍(lán)牙低能耗技術(shù)的超低功耗mesh，并迅速走向全面部署。此多功能解決方案針對智能家居、樓宇自動化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控以及資產(chǎn)跟蹤和監(jiān)控應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，具備開發(fā)和部署mesh所需的所有基本要素。除了RSL10系統(tǒng)級封裝 (RSL10 SIP) 之外，Mesh節(jié)點(diǎn)還具有多個用于監(jiān)測溫度、環(huán)境光和磁場的環(huán)境傳感器，以及一個2.3 kHz的調(diào)音指示器和一個用于振動蜂鳴器的連接器，并支持調(diào)光和報警功能（如圖2所示）。

圖2：安森美半導(dǎo)體的RSL10 Mesh節(jié)點(diǎn)具有開發(fā)和部署mesh所需的所有功能（圖源：安森美半導(dǎo)體）

RSL10平臺功耗超低，非常適合展示低功耗藍(lán)牙m(xù)esh的低功耗節(jié)點(diǎn)功能。從安森美半導(dǎo)體的低功耗藍(lán)牙m(xù)esh產(chǎn)品藍(lán)圖來看，將在現(xiàn)有RSL10-SENSE-GEVK和RSL10-COIN-GEVB評估板上增加低功耗藍(lán)牙m(xù)esh的低功耗節(jié)點(diǎn)，并將低功耗節(jié)點(diǎn)和友鄰節(jié)點(diǎn)集成到mesh平臺Strata用戶界面進(jìn)一步突顯這一特性。

RSL10 SIP

RSL10具有超低功耗以及先進(jìn)的無線功能，并優(yōu)化了系統(tǒng)尺寸和電池壽命。RSL10專為使用低至1.2V電池的應(yīng)用而設(shè)計，支持1.1至3.3V的電壓范圍，且無需外部元件。高度集成的無線SoC采用雙核架構(gòu)和2.4 GHz收發(fā)器，能夠靈活支持低能耗藍(lán)牙和2.4 GHz定制協(xié)議。RSL10是功耗極低的BLE片上系統(tǒng)；在深度睡眠模式下的功耗只有62.5 nW，接收模式下僅7mW。RSL10還擁有超高的EEMBC?ULPMark?評分（1090 ULPMark CP @3 V；1260@2.1 V）。

結(jié)論

藍(lán)牙m(xù)esh為開發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品提供了機(jī)遇。mesh規(guī)范支持多達(dá)32767個節(jié)點(diǎn)，非常適合部署在需要連接大量獨(dú)立設(shè)備的各種智能樓宇和IoT應(yīng)用中。使用安森美半導(dǎo)體的RSL10 Mesh平臺，工程師可以快速地將超低功耗藍(lán)牙m(xù)esh集成到產(chǎn)品中，在范圍、靈活性和功率預(yù)算方面實(shí)現(xiàn)性能極限突破。

審核編輯：郭婷