物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的出現(xiàn)讓世界比以往任何時(shí)候都更加互聯(lián)互通。然而隨著市場(chǎng)上對(duì)高集成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求的不斷提升，勢(shì)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(wú)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(wú)法支持Mesh拓?fù)涑蔀榱艘粋€(gè)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Mesh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(duì)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(jì)出需要Mesh功能的應(yīng)用。

低功耗藍(lán)牙Mesh

低功耗藍(lán)牙Mesh采用多對(duì)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Mesh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(wú)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(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，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Mesh覆蓋范圍更廣，讓以前無(wú)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(gè)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Mesh最大的特點(diǎn)之一就是網(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(zhǎng)。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Mesh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(chǔ)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(shí)，它將請(qǐng)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(dòng)，最后再返回深度睡眠狀態(tài)。

ON Semiconductor RSL10 Mesh平臺(tái)

要設(shè)計(jì)一種基于藍(lán)牙Mesh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。ON Semiconductor（安森美半導(dǎo)體）的RSL10 Mesh平臺(tái)是一個(gè)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(wú)線電的Mesh應(yīng)用。該平臺(tái)包括兩個(gè)基于RSL10的Mesh節(jié)點(diǎn)和一個(gè)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)（如圖1所示）。Strata網(wǎng)關(guān)支持無(wú)縫安全連接到Strata Developer Studio，這個(gè)云連接軟件可實(shí)現(xiàn)其他Mesh配置和空中固件升級(jí)（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(gè)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)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(jí)視圖中查看多個(gè)代碼示例。

圖1：RSL10 Mesh平臺(tái)套件包含兩個(gè)RSL10 Mesh節(jié)點(diǎn)和一個(gè)Strata網(wǎng)關(guān)（圖源：安森美半導(dǎo)體） 借助于RSL10 Mesh平臺(tái)，工程師可以輕松實(shí)現(xiàn)采用低功耗藍(lán)牙技術(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(duì)智能家居、樓宇自動(dòng)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(jí)封裝（RSL10 SIP）之外，Mesh節(jié)點(diǎn)還具有多個(gè)用于監(jiān)測(cè)溫度、環(huán)境光和磁場(chǎng)的環(huán)境傳感器，以及一個(gè)2.3kHz的調(diào)音指示器和一個(gè)用于振動(dòng)蜂鳴器的連接器，并支持調(diào)光和報(bào)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(tái)功耗超低，非常適合展示低功耗藍(lán)牙Mesh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Mesh產(chǎn)品藍(lán)圖來看，將在現(xiàn)有RSL10-SENSE-GEVK和RSL10-COIN-GEVB評(píng)估板上增加低功耗藍(lán)牙Mesh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(tái)Strata用戶界面，從而進(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(wú)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(jì)，支持1.1V至3.3V的電壓范圍，且無(wú)需外部元件。高度集成的無(wú)線SoC采用雙核架構(gòu)和2.4GHz收發(fā)器，能夠靈活支持低功耗藍(lán)牙和2.4GHz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62.5nW，接收模式下僅7mW。RSL10還擁有超高的EEMBCULPMark評(píng)分（1090 ULPMark CP@3V；1260@2.1V）。

結(jié)論

藍(lán)牙Mesh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(gè)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(tái)，工程師可以快速地將超低功耗藍(lán)牙Mesh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。
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