得益于物聯(lián)網(wǎng) (IoT)，我們的世界比以往任何時(shí)候都更加互聯(lián)。隨著對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更大程度集成的需求的增長(zhǎng)，出現(xiàn)了對(duì)高效可靠的通信標(biāo)準(zhǔn)的需求。Bluetooth?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)用新興需求的功能。通過(guò)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，隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷擴(kuò)展，無(wú)法支持網(wǎng)狀拓?fù)涑蔀橐粋€(gè)重大限制。為克服這一障礙，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟 (SIG) 推出了藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屬性 1.0 規(guī)范，支持提供基于藍(lán)牙的可互操作多對(duì)多通信。在這里，我們將探索網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如何支持 IoT 設(shè)備的集成以及幫助工程師加速需要網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)計(jì)的解決方案。

Bluetooth?低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

藍(lán)牙?低能耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)實(shí)施多對(duì)多 (m:m) 拓?fù)洳⑹褂猛泄芊汉閬?lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，它們不需要像以太網(wǎng)那樣的任何集中式路由或路由表。Bluetooth Low Energy mesh 規(guī)范還提供內(nèi)置多層加密的安全性，因此網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以中繼流量而無(wú)需了解任何消息的內(nèi)容。節(jié)點(diǎn)可以簡(jiǎn)單地傳遞它們，而網(wǎng)絡(luò)上的潛在竊聽(tīng)者只能看到加密的數(shù)據(jù)包，這在保持設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單性的同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全有顯著好處。適當(dāng)放置的低功耗藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以跨越比傳統(tǒng) P2P 藍(lán)牙通信更大的距離，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)可以通過(guò)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(lái)執(zhí)行消息傳遞。這使各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為可能，包括聯(lián)網(wǎng)照明和遠(yuǎn)程傳感器監(jiān)控，而這些應(yīng)用以前超出了藍(lán)牙技術(shù)的范圍。網(wǎng)格規(guī)范允許多達(dá) 32,767 個(gè)節(jié)點(diǎn)，使其非常適合部署在需要連接大量單獨(dú)設(shè)備的各種智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。

友元節(jié)點(diǎn)和低功耗節(jié)點(diǎn)

低功耗藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)最令人興奮的功能之一是網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點(diǎn)能夠以顯著降低的功率級(jí)別（稱為低功耗節(jié)點(diǎn) (LPN)）運(yùn)行，并延長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)低功耗藍(lán)牙設(shè)備的電池壽命.低功耗節(jié)點(diǎn)通過(guò)僅間歇性地從深度睡眠中喚醒來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化功耗。為了使其在藍(lán)牙低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中工作，低功耗節(jié)點(diǎn)必須位于朋友節(jié)點(diǎn)附近，因?yàn)闆](méi)有它就無(wú)法運(yùn)行。Friend 節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)發(fā)往 Low Power Node 的消息，直到該節(jié)點(diǎn)醒來(lái)與網(wǎng)絡(luò)的其余部分進(jìn)行通信，此時(shí)，LPN 向 Friend 節(jié)點(diǎn)詢問(wèn)任何未決通信并根據(jù)需要響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，然后再返回到沉睡。

安森美半導(dǎo)體 RSL10 網(wǎng)狀平臺(tái)

雖然設(shè)計(jì)一款新的基于藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品可能是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，但有一些工具可以提供幫助。ON Semiconductor 的 RSL10 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是一種多功能、易于配置的解決方案，用于開(kāi)發(fā)基于RSL10藍(lán)牙 5 無(wú)線電的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)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)，它可以連接到Strata Developer Studio?并充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)配置器，以便可以安全地添加和刪除節(jié)點(diǎn)（圖1).Strata Gateway 支持與 Strata Developer Studio 的無(wú)縫和安全連接。這種云連接軟件可以提供額外的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線固件 (FOTA) 更新。將虛擬工作區(qū)用于常見(jiàn)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)示例，包括智能辦公室和智能家居，開(kāi)發(fā)人員可以訪問(wèn)傳感器數(shù)據(jù)和觸發(fā)器設(shè)置，例如信號(hào)強(qiáng)度、環(huán)境光、電池、溫度和 Strata 網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)連接基本觀點(diǎn)。高級(jí)視圖允許用戶查看多個(gè)代碼示例。

圖 1：RSL10 網(wǎng)狀平臺(tái)套件包含兩個(gè) RSL10 網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)和一個(gè) Strata 網(wǎng)關(guān)。（來(lái)源：安森美半導(dǎo)體）

借助 RSL10 網(wǎng)狀平臺(tái)，工程師可以使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)輕松實(shí)現(xiàn)超低功耗網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，并快速實(shí)現(xiàn)全面部署。這種多方面的解決方案針對(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，具有開(kāi)發(fā)和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)所需的所有基本要素。除了RSL10 系統(tǒng)級(jí)封裝 (RSL10 SIP)，Mesh 節(jié)點(diǎn)還具有多個(gè)環(huán)境傳感器，用于監(jiān)測(cè)溫度、環(huán)境光和磁場(chǎng)檢測(cè)。這些節(jié)點(diǎn)還包括一個(gè) 2.3kHz 音調(diào)指示器、一個(gè)用于振動(dòng)蜂鳴器的連接器以及調(diào)光和警報(bào)功能（圖 2）。

圖 2：ON Semiconductor RSL10 網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)包含開(kāi)發(fā)和部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)所需的功能。（來(lái)源：安森美半導(dǎo)體）

憑借其一流的超低功耗，RSL10 平臺(tái)非常適合展示低功耗藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的低功耗節(jié)點(diǎn)功能。ON Semiconductor 的低功耗藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)路線圖通過(guò)在現(xiàn)有 RSL10-SENSE-GEVK 和 RSL10-COIN-GEVB 評(píng)估板上啟用低功耗藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)低功耗節(jié)點(diǎn)功能并將 Friend 和低功耗節(jié)點(diǎn)行為集成到 Mesh Platform Strata 用戶界面中來(lái)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。

RSL10 SIP

RSL10 SIP 支持高級(jí)無(wú)線功能，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)尺寸和電池壽命。它專為使用低至 1.2V 電池的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，支持 1.1 至 3.3V 的電壓供應(yīng)范圍，無(wú)需外部組件。高度集成的無(wú)線電 SoC 采用雙核架構(gòu)和 2.4GHz 收發(fā)器，可靈活支持低功耗藍(lán)牙和 2.4GHz 自定義協(xié)議。RSL10是業(yè)界功耗最低的BLE片上系統(tǒng)；在深度睡眠模式下僅消耗 62.5nW，在接收模式下僅消耗 7mW 的接收功率。RSL10 還擁有令人印象深刻的 EEMBC?ULPMark?分?jǐn)?shù)（1090 ULPMark CP @ 3V；1260 @ 2.1V）。

結(jié)論

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)為許多新物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了機(jī)會(huì)。網(wǎng)格規(guī)范允許多達(dá) 32,767 個(gè)節(jié)點(diǎn)，使其非常適合部署在需要連接大量單獨(dú)設(shè)備的各種智能建筑和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。使用 ON Semiconductor RSL10 Mesh 平臺(tái)，工程師可以加速網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)，從而可以更快地部署節(jié)點(diǎn)，從而在范圍、彈性和功率預(yù)算方面推動(dòng)性能極限。

審核編輯：湯梓紅