作者：Prakruti Patel，Shruti Garg

2019 年，低功耗藍(lán)牙市場估計為 47.746 億美元，預(yù)計 2020-2024 年的復(fù)合年增長率為 19.7%。這表明BLE在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的其他無線通信協(xié)議中的普及正在迅速增長。直到 2017 年 7 月，BLE 能夠以有限的范圍覆蓋范圍進行一對一和一對多拓?fù)鋺?yīng)用。隨著 2017 年 7 月網(wǎng)狀拓?fù)涞募尤耄珺LE 應(yīng)用進一步擴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)如何工作？

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)的每個設(shè)備稱為一個節(jié)點。節(jié)點使用消息相互通信。管理洪水和非對稱結(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。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：每個節(jié)點定期發(fā)送檢測信號消息，以通知其他節(jié)點它處于活動狀態(tài)。它還可以幫助收件人節(jié)點計算將消息發(fā)送到心跳源節(jié)點所需的希望數(shù)。

TTL：每條消息都包含一個生存時間 （TTL） 值，該值限制消息可以在網(wǎng)絡(luò)中中繼的次數(shù)。每次接收并中繼消息時，TTL 值都會遞減 1。檢測信號消息可幫助源節(jié)點設(shè)置正確的 TTL 值。

消息緩存：每個節(jié)點為最近收到的消息維護一個消息緩存。每當(dāng)節(jié)點收到消息時，它都會檢查本地緩存的中繼消息列表，并忽略是否已存在。

不對稱結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)由異構(gòu)節(jié)點組成，考慮到其配置（如電源和處理能力），這些節(jié)點可能不支持或很少支持 4 個功能。

中繼：允許節(jié)點作為中間節(jié)點為其他人中繼消息，這有助于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)大覆蓋范圍和可靠性。

代理：允許節(jié)點作為中介，以實現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與不具有網(wǎng)狀功能的 BLE 設(shè)備之間的通信。

低功耗：允許功耗敏感型節(jié)點始終跳過活動狀態(tài)，并按編程喚醒自身并在活動時間接收消息。

朋友：允許與低功耗節(jié)點建立友誼關(guān)系。低功耗節(jié)點的消息將發(fā)送到相關(guān)的 Friend 節(jié)點，該節(jié)點在低功耗節(jié)點處于睡眠狀態(tài)時存儲其消息。當(dāng)?shù)凸墓?jié)點變?yōu)榛顒訝顟B(tài)時，它會從相關(guān)的好友節(jié)點接收消息。

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何在智能家居中工作？

讓我們假設(shè)一個帶有走廊和 3 個房間的智能家居， 這將有助于我們了解 BLE mesh 如何在不在該設(shè)備的 BLE 范圍內(nèi)的情況下將消息發(fā)送到任何節(jié)點。每個房間至少有1個燈泡。客廳和臥室也配有恒溫器，用于控制溫度。

智能手機應(yīng)用程序扮演配置器的角色，在單個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中添加燈泡和恒溫器，通過交換消息來實現(xiàn)它們之間的通信。

要與恒溫器T2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。但是，這條最短的路徑可能會被家中的墻壁或其他金屬器具阻擋。在這種情況下，中繼節(jié)點 B2-B3-B4-B5 可以幫助智能手機應(yīng)用程序到達(dá)恒溫器 T2。

智能手機應(yīng)用程序用于與恒溫器T2通信，恒溫器不支持BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，但支持BLE。因此，智能手機應(yīng)用程序必須找到一個代理節(jié)點，該節(jié)點可以作為中介與網(wǎng)狀設(shè)備進行通信。燈泡B1是這里的代理節(jié)點，它從智能手機應(yīng)用程序接收消息并將消息發(fā)布到整個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

走廊中的燈泡B3只是一個中繼節(jié)點，它在網(wǎng)絡(luò)中傳輸消息。燈泡 B4 和 B5 用作恒溫器 T1 和 T2 的好友節(jié)點，這些節(jié)點抽象為低功耗節(jié)點。

這是一個演示BLE網(wǎng)格在智能家居中的應(yīng)用的簡單示例。但是，BLE網(wǎng)格使智能家居能夠提供高級家庭自動化功能，如組，場景，日程安排管理等等。

為什么支持 BLE 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的解決方案更可取？

BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)提供了某些優(yōu)勢，這使得它更可取：

全球互操作性：一個供應(yīng)商開發(fā)的產(chǎn)品可與另一個供應(yīng)商制造的產(chǎn)品無縫配合使用，無需額外工作

出色的向后兼容性：在代理概念的幫助下，BLE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)向后兼容所有不支持網(wǎng)狀協(xié)議的BLE設(shè)備。

成本效益：大多數(shù)智能手機都支持BLE 4.0 / 5.0。因此，支持 BLE Mesh 的解決方案可以輕松利用手機，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)狀網(wǎng)絡(luò)中， 安全性是強制性的，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

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

審核編輯：郭婷