低能量藍(lán)牙市場在2019年估計(jì)為47.7億美元，預(yù)計(jì)在2020-2024年期間以19.7%的復(fù)合年增長率增長。這表明BLE在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的其他無線通信協(xié)議中正在迅速普及。直到2017年7月，BLE能夠?qū)崿F(xiàn)一對一和一對多的拓?fù)鋺?yīng)用，覆蓋范圍有限。隨著 2017 年 7 月網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加入，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)的多對多拓?fù)洹?/p>

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是如何工作的？

將新設(shè)備添加到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的過程稱為配置，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。托管泛洪和非對稱結(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)。這反過來又優(yōu)化了操作，以確保泛洪不會在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生大量流量。

心跳： 每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送檢測信號消息，以通知其他節(jié)點(diǎn)它處于活動(dòng)狀態(tài)。它還幫助接收節(jié)點(diǎn)計(jì)算將消息發(fā)送到檢測信號源節(jié)點(diǎn)所需的希望數(shù)。

斷續(xù)器： 每條消息都包含一個(gè)生存時(shí)間 （TTL） 值，該值限制消息在網(wǎng)絡(luò)中可以中繼的次數(shù)。每次接收和中繼消息時(shí)，TTL 值都會遞減 1。檢測信號消息可幫助源節(jié)點(diǎn)設(shè)置正確的 TTL 值。

消息緩存： 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都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)，它都會檢查本地緩存的中繼消息列表，如果已經(jīng)存在，則忽略。

· 不對稱結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)由異構(gòu)節(jié)點(diǎn)組成，考慮到電源和處理能力等配置，這些節(jié)點(diǎn)可能不支持4個(gè)特征中的任何一個(gè)或很少。

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

代理： 允許節(jié)點(diǎn)成為中介，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與不支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的 BLE 設(shè)備之間的通信。

低功耗： 允許對電源敏感的節(jié)點(diǎn)跳過始終處于活動(dòng)狀態(tài)，并在編程時(shí)喚醒自己并在活動(dòng)時(shí)間接收消息。

朋友： 允許與低功耗節(jié)點(diǎn)建立友好關(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)存儲該節(jié)點(diǎn)的消息。當(dāng)?shù)凸墓?jié)點(diǎn)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)時(shí)，它會從相關(guān)的“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網(wǎng)格如何將消息發(fā)送到任何節(jié)點(diǎn)，而不在該設(shè)備的BLE范圍內(nèi)。每間客房都配有至少1個(gè)燈泡。客廳和臥室也有一個(gè)恒溫器，用于控制溫度。

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

要與恒溫器T2進(jìn)行通信，最直接的方法是通過blub B1-B5傳遞消息并到達(dá)恒溫器T2。然而，這條最短的路徑可能會被墻壁或家中的其他金屬器具所阻擋。在這種情況下，繼電器節(jié)點(diǎn)B2-B3-B4-B5可以幫助智能手機(jī)應(yīng)用程序達(dá)到恒溫器T2。

智能手機(jī)應(yīng)用程序用于與恒溫器T2進(jìn)行通信，后者不支持BLE網(wǎng)格，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)可以作為與網(wǎng)狀設(shè)備進(jìn)行通信的中介。Bulb 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 的友節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)被抽象為低功耗節(jié)點(diǎn)。

這是一個(gè)簡單的例子，用于演示BLE網(wǎng)格在智能家居中的操作。但是，BLE網(wǎng)格使智能家居能夠提供高級家庭自動(dòng)化功能，如組，場景，計(jì)劃管理等等。

為什么支持 BLE 網(wǎng)格的解決方案更可取？

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供了一定的優(yōu)勢，這使得它更可取：

· 全球互操作性：一個(gè)供應(yīng)商開發(fā)的產(chǎn)品可與另一個(gè)供應(yīng)商生產(chǎn)的產(chǎn)品無縫協(xié)作，無需額外努力

· 出色的向后兼容性： 在代理概念的幫助下，BLE網(wǎng)格向后兼容所有不支持網(wǎng)格協(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)，而無需客戶購買額外的硬件設(shè)備。

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

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

審核編輯：郭婷