藍芽Mesh網路效能及網路特點總結(一）
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Mesh拓撲，與星形拓撲相比，明細的優勢在於拓展了網路覆蓋範圍的同時，實現了點對點的通訊；隨之而帶來的是更復雜的組網流程及更復雜的網路維持機制。基於原先對IEEE 802.15.4的應用經驗，Mesh涉及的問題有：
1. 複雜的入網流程；
2. 網路的維護；
3. 節點的通訊；
4. 網路節點容量；
本文主要基於Ericsson的藍芽Mesh白皮書，先介紹其搭建的網路測試結果，回頭介紹藍芽Mesh網路的一些特點；(歡迎關注智聯網事)
Ericsson的白皮書 “Bluetooth Mesh Networking”
圖1 / 藍芽Mesh網路拓撲
￠ Ericsson的網路測試
Ericsson作為藍芽SIG的成立會員，在藍芽Mesh釋出之初的2017年七月，就釋出了一篇網路效能的白皮書，裡面總結了Ericsson在2000平方米的辦公室，安裝879個藍芽節點的Mesh網路的測試結果；
網路測試分別基於如下兩種模型：
Baseline模型：只考慮了訊息快取及TTL(最多訊息中繼幾跳，這裡設定是3)
Enhanced模型：在Baseline模型基礎上，增加了訊息重複傳送及隨機的廣播時間；
針對兩種模型，Ericsson分別測試了Sparse(稀疏)的Mesh網路 (設定了12箇中繼節點) 及Dense (擁擠) 的Mesh網路(設定了49箇中繼節點)情況下的訊息傳遞結果，通訊成功的衡量標準為300ms內訊息傳遞成功；
圖2/ 藍芽Mesh網路測試結果
Low/Medium/High標準：
Low traffic 網路應用總計吞吐率 ~150bps
Medium traffic 網路應用總計吞吐率 ~1kbps
High traffic 網路應用總計吞吐率 ~3kbps
可以看到，在低應用吞吐率情況下，Baseline模型可以達到不錯的效果，而隨著訊息的增長，通訊成功率出現了大幅下降；Baseline模型中，Dense的網路拓撲比Sparse的拓撲效能更差，這也是Mesh網路難度的地方，不僅僅是說，你增加中繼，效果就可以更好；(Baseline模型中，一方面沒有采用訊息重複傳送的機制，這會導致訊息傳送時刻被幹擾，就會丟包；另一方面，沒有采用廣播時間隨機性，這導致的網路訊息衝突的概率上升)
對比的看Enhanced模型，通訊成功率非常棒，在High Traffic下，也能達到99.9%的成功率，且Enhanced模型中，Sparse網路部署結果在High Traffic下，效果優於Dense網路部署 (99.9%比99.1%)；
下面兩圖可直觀的幫你理解兩種模型下不同結果的原因，在High traffic下，訊息的傳輸可能需要高達6跳完成
圖3 / Mesh網路Baseline模型結果
圖4 Mesh網路Enhanced模型結果
網路的測試結果因素很多，不僅僅和網路節點及網路的引數設定相關，還和你中繼節點的選擇，中繼個數相關，且不是中繼個數越多越好；
￠ 藍芽Mesh的特點
瞭解了藍芽網路效能測試後，回頭來總結藍芽Mesh架構設計上的一些特點，先做一個總結下的感受：藍芽Mesh通過人的參與設計部署，來簡化基於Route Mesh網路的複雜性；利弊，，，
1) 網路無需中心節點
藍芽Mesh與其他Mesh拓撲的很大不同，無需中心閘道器，節點與節點通訊，節點的入網，均是通過配置實現
2) 節點資訊，入網可配置
節點通過配置完成入網，無繁瑣的入網互動流程及對應入網過程路由表的建立
3) 採用洪流(Flooding)模式進行通訊
與一般的Mesh基於路由表通訊相比，藍芽Mesh利用廣播+中繼接收轉發的機制，完成訊息的傳遞；
4) 通訊採用釋出/訂閱模型
節點發布資訊，將訊息傳送至對應地址，訂閱該地址的節點，將收到訊息；這一特點，可以實現一對多的控制以及多對一的控制；比如一個開關可以控制三個燈泡，一個燈泡可以被三個開關控制。這個特性也是充分利用了藍芽Mesh廣播通訊的優勢；
5) 兩重安全機制
藍芽Mesh採取了應用層安全金鑰及網路安全金鑰，來保護網路的安全；網路安全金鑰應用於整個網路，而應用層金鑰則專門保護專門的終端節點；比如，燈控的訊息可以被同一網路的開關，執行器等轉發，而開關，執行器轉發過程，無法解密具體的應用資料，即使同一網路，也無法實現燈的控制 (這加大了破解網路的難度)
6) 低功耗支援
針對低功耗如電池供電節點，可制定其他的節點作為低功耗節點的Friend節點，當低功耗節點進入睡眠後，Friend節點可以替代接收低功耗節點訊息，並在低功耗節點喚醒後，將資料傳遞給低功耗節點；
7) 代理支援
針對已實現BLE 4.0/4.2協議的傳統BLE裝置，可通過代理節點，實現傳統BLE節點加入Mesh網路；代理節點與傳統BLE節點通過特定GATT Profile進行訊息傳遞；
下一篇，將重點介紹Nordic針對藍芽Mesh網路的實際測試報告；非常好的參考測試報告；