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BLE Mesh 前言1:什麼是藍芽Mesh,以及它與BLE之間的關係?

我們知道藍芽是目前普及率很廣的全球通用型無線通訊標準,他為智慧裝置帶來了簡捷,安全的連線。但是從它的第一版推出到5.0版本,還是主要針對星型拓撲網路。這也直接決定了它的網路覆蓋面積是有限的。

直到去年的藍芽Mesh標準的推出,才正式為藍芽的應用推向了更廣泛的空間。全新的藍芽mesh功能提供了多對多的裝置傳輸,並特別提高構建大範圍網路覆蓋的通訊效能,適用於需要數以萬計個裝置在可靠,安全的環境下傳輸的物聯網解決方案。

一、BLE和藍芽mesh的關係:

低功耗藍芽技術是藍芽mesh使用的無線通訊協議棧。而藍芽mesh並非無線通訊技術,而是一種網路技術。藍芽mesh網路依賴於低功耗藍芽BLE。

低功耗藍芽裝置可以設定成廣播模式,以無連線方式進行工作,其廣播的資料,位於廣播範圍內的任何其他藍芽主機裝置都可接收。這是“一對多”(1:N)的拓撲,其中N可以是一個非常大的數量!  如果接收廣播的裝置本身不進行資料傳輸,那麼廣播裝置的無線電頻譜就僅僅是針對自己而言的,同時對於能夠接收和利用其廣播的其他裝置數量沒有明確的限制。藍芽Beacon就是藍芽廣播功能的一個絕佳案例。

二、藍芽mesh的工作原理

藍芽Mesh網路利用可控的網路泛洪方式(managed flooding)進行資訊傳輸,這是一種簡單可靠的資訊中繼形式,特別適用於BLE Mesh網路。

解釋一下,藍芽Mesh採用ble低功耗藍芽廣播的方式就行資訊傳送和接受,將資訊從網路當中的某一個節點轉發至目的節點,在藍芽mesh組網中,這種廣播模式也稱為網路泛洪。

採用網路泛洪的方式,通過可控的泛洪訊息傳遞,不需要建立和管理複雜的路由表、路由發現表等,節省了維護網路執行的儲存器空間的開銷。同時,網路泛洪訊息傳播的本質是多路徑(Multi path)的,確保了資訊可以通過多條路徑傳遞到目的節點,因此網路中任何一個單點的故障也不會對網路傳輸造成致命性的影響,這使得網路高度可靠。

三、特殊節點,降低功耗

低功耗節點和Friend節點

在藍芽Mesh網路中,低功耗節點可以通過減少射頻收發機(RF transceiver)開啟的佔空比來達到低功耗的目的,這些低功耗節點只有在需要進行訊息收發的時候才會開啟射頻收發器,其他時間都處於休眠狀態。

在藍芽Mesh網路中還有一類節點是專門為低功耗節點服務的,其具有Friend特性,也可以稱為Friend節點。Friend節點與低功耗節點可以建立Friendship關係。建立此種關係之後,Friend節點可以暫存發往低功耗節點的資訊,待低功耗節點退出休眠模式之後,再從Friend節點取回相關資訊。

在實際應用中,Friend節點可以是燈泡、機頂盒、路由器,這些裝置都是通過市電供電的,對於功耗不是很敏感;低功耗節點可以是由電池供電的裝置,如感測器等。

四、應用案例

常見的藍芽mesh組網燈控方案:

在藍芽Mesh組網燈控方案中,將藍芽4.2/5.0模組嵌入進LED燈的控制電路中,使用者通過手機藍芽連線藍芽Mesh網路中任何一個LED燈裡面的藍芽模組,就可以控制mesh網路中的任意一個LED燈或一組LED燈。藍芽mesh燈控方案就建立了無線藍芽裝置之間的多對多(N:N)的關係。