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一文看懂BLE Mesh_网状_蓝牙

admin 2024-12-24 22:09:05 0

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一文看懂BLE Mesh_网状_蓝牙 智能

在物联网 (IoT) 无线连接的背景下,网状网络功能已成为蓝牙标准中备受期待的补充。
紧张是由于此功能可以扩展蓝牙网络的覆盖范围以及利用案例。
蓝牙特殊兴趣小组 (SIG)于 2017年推出了蓝牙网状网络。
现在有了网状网选项,蓝牙看起来将能够与其他支持网状网络的标准竞争,例如 ZigBee 和 Thread。

BLE网状网络

在之前的文章中,我们谈论了网状网络可以为数据包供应多条路径,并使网络与星形拓扑比较更具弹性。
由于网格中的节点可以充当中继器,因此网络的范围可以扩展到单个无线电的范围之外。
由于这些上风,为物联网运用设计的无线通信协议在其标准中包含了网状网络功能,以通过多跳操作在地理上扩展网络。
例如,Zigbee的网络层从一开始就着眼于网状拓扑哀求,只管 Zigbee 也支持星型配置。
BLE(低功耗蓝牙)现在是物联网运用的常见选项,于 2017 年开始支持网状网络。
图 1 中可以看到一个高等示例。
图 1. BLE 网状网络示例
与 Zigbee 和 Thread 不同,BLE 是网状网络竞争的后来者。
这该当不足为奇,由于蓝牙的原始版本被设计为短间隔通信的电缆替代品,而不是物联网运用的传感器密集环境的连接办理方案。
事实上,蓝牙的原始版本,现在常日被称为经典蓝牙,以差异于 BLE,旨在取代 RS-232 电缆。
后来,由于利用耳机的免提电话和音乐流运用程序等用例,它引起了越来越多的关注。
网状选项扩展了覆盖范围,并支持在物联网运用中支配 BLE,例如家庭自动化,在这些运用中,常日须要在由几堵墙隔开的设备之间进行通信。

扩展 BLE 运用范围

除了扩展网络的覆盖范围外,网状网络功能还通过启用多对多通信来促进某些物联网运用的履行。
BLE 的非网格版本仅支持一对一和一对多通信,如图 2 所示。
图 2. 一对一和一对多通信的高等表示
一对一通信的一个熟习示例是无线音频流,个中两个设备相互连接。
BLE 信标在一对多拓扑中运行(如图 3 所示),我们将在后面的文章中深入磋商如何建立通信。
图 3.多对多通信促进了许多物联网运用
一样平常来说,信标是小型无线设备,可以重复传输附近的 BLE 吸收器可以吸收到的恒定旗子暗记
信标可用于为客户供应有关零售中不同产品的有用信息。
例如,可以在购物中央支配 BLE 信标,向客户宣扬折扣。
可以在大型建筑物内定位用户的室内定位系统是信标的另一个常见运用。
除了一对一和一对多通信外,许多物联网运用还须要多对多通信。
例如,考虑须要利用多部手机掌握多个灯泡的家庭自动化用例。
灯泡还应相应来自调光器和/或占用传感器的命令。
这须要多对多通信,这些通信实质上是由网状拓扑供应的。
Mesh 能力扩展了 BLE 的用例,并许可将其用于具有完备不同形式的运用程序中。
智能家居/办公室和工业掌握是一些须要多对多通信的常见运用。

我们须要新的 Mesh 协议吗?

有人可能会问:如果 Zigbee 和 Thread 等协议已经支持网状拓扑,为什么我们须要一种新的支持网状连接的办理方案?
所有这三种协议都支持网状网络的许多基本特性。
例如,它们都包括自我修复的能力,这意味着如果一个节点被禁用或删除,网络会自动重新配置以进行自我修复。
但是,这些协议之间存在重大差异。
例如,蓝牙网状网络利用一种称为管理泛洪的技能来通过网络路由数据包,个中大略地广播到所有附近的节点,而 Zigbee 和 Thread 利用个中的完全路由技能。
为从节点 A 到节点 B 的选择特定路径。
根据运用哀求和条件,此类差异可能会对网络性能产生重大影响。
在某些情形下,评估蓝牙网状网络技能的某些方面,例如网络延迟、可靠性、可扩展性等,可能并不大略。
有一些研究论文检讨了这些特色并描述了协议性能的稠浊图景。
我们将不才一篇文章中谈论个中的一些细节。
下面将谈论蓝牙网状网络的一些独特上风。
把稳:物联网的观点适用于各种各样的运用处景。
没有一种连接办理方案可以很好地做事于所有运用程序。
根据哀求,特定协议可能比其他协议更适宜。

蓝牙Mesh的一些独特上风

蓝牙网状网络构建在 BLE 堆栈之上(下图 4),并利用相同的物理层和链路层。
图 4.蓝牙网状网络协议栈
大多数智好手机、平板电脑和条记本电脑都内置了 BLE 芯片,只须要更新软件即可支持蓝牙网状网络。
搭载 BLE 芯片的智好手机可以利用Cypress Semiconductor和Silicon Labs等公司供应的移动运用程序来建立蓝牙网状网络并掌握网络设备。
任何具有蓝牙 4.0 或更高版本的智好手机都可以监视和掌握网状连接节点。
由于这种普遍性,蓝牙网状网络的支配可能比其他类似技能更方便。
例如,大多数手机和平板电脑没有 ZigBee 芯片,因此,您须要在掌握设备和 Zigbee 网络之间增加一个加密狗或网关。
蓝牙网状网络的另一个独特功能是它支持信标。
因此,蓝牙网状网络可用于多种用场。
例如,利用蓝牙网状网络的照明系统还可以支持资产跟踪和室内定位以及导航等运用。

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