潛入藍牙mesh海洋深處

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )讓您在無(wú)線(xiàn)設備之間得以建立多對多的通信關(guān)系，并且可以讓設備將數據中繼到自身無(wú)線(xiàn)電傳輸范圍以外的其他設備。通過(guò)這種方式，藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )能夠跨越廣泛的物理區域，支持數十、數百、乃至數千臺設備。

　　mesh開(kāi)發(fā)的目的

　　mesh拓撲提供了最佳的平臺，能夠滿(mǎn)足從建筑自動(dòng)化到傳感器網(wǎng)絡(luò )等商業(yè)和工業(yè)應用領(lǐng)域日益普遍的通信需求。因此，藍牙mesh致力于提供：

　　· 大面積覆蓋

　　· 直接的互通性

　　· 設備監控

　　· 低功耗

　　· 效率及可拓展性方面的優(yōu)化

　　· 與智能手機、平板電腦和PC的兼容性

　　· 行業(yè)標準、政府級的安全性

　　針對解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)需要解決的挑戰，其他支持mesh拓撲的低功耗無(wú)線(xiàn)技術(shù)并非最優(yōu)選擇。數據傳輸速率低、跳數有限、可擴展性的限制、以及缺少移動(dòng)設備支持等因素都阻礙了新物聯(lián)網(wǎng)解決方案的發(fā)展?；诘凸乃{牙(Bluetooth LE)堆棧創(chuàng )建的行業(yè)標準mesh技術(shù)使我們能夠滿(mǎn)足這些要求，且不受相關(guān)限制和約束。

　　消息導向的通信

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )使用發(fā)布/訂閱消息系統，讓設備能夠將消息發(fā)送到設備組，例如“工廠(chǎng)照明 ”。當設備向一組地址發(fā)布消息時(shí)，訂閱該地址的所有其他設備都會(huì )收到該消息的副本，對其進(jìn)行處理并作出回應。

　　可以想象一下，某工廠(chǎng)里安裝了一套戶(hù)外照明系統。每臺照明燈都配置為訂閱“工廠(chǎng)照明”消息。當藍牙mesh照明開(kāi)關(guān)向“工廠(chǎng)照明”地址發(fā)送“開(kāi)啟(ON)”消息時(shí)，工廠(chǎng)內所有照明燈都會(huì )接收到“開(kāi)啟(ON)”這一消息，并通過(guò)開(kāi)啟照明以做出回應。

　　中繼

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )讓設備能夠在廣范圍內相互通信，也因此成為了商場(chǎng)、機場(chǎng)或辦公樓的理想選擇。這些設施中的墻壁和其他物理屏障可能會(huì )妨礙設備間的直接無(wú)線(xiàn)電通信。為解決這一問(wèn)題，藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )讓您能夠將一些設備指定為“中繼設備”。

　　中繼設備會(huì )對接收到的消息進(jìn)行重新傳輸，將其發(fā)送至原始消息發(fā)布設備的無(wú)線(xiàn)電范圍以外的設備。一則消息可被多次中繼，最多可達127跳。

　　管理型網(wǎng)絡(luò )泛洪

　　在藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )中，消息并非沿特定路徑傳輸，而是傳輸范圍內的所有設備都會(huì )收到消息。那些充當中繼的設備會(huì )將消息轉發(fā)給其傳輸范圍內的所有其他設備。

　　采用網(wǎng)絡(luò )泛洪方式，不需要任何設備作為中央路由器。采用中央路由器時(shí)，如果它發(fā)生故障，就可能導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )無(wú)法運行。特定通信線(xiàn)路出現不可用的情況時(shí)，也可能對網(wǎng)絡(luò )造成災難性的影響，這都可以通過(guò)泛洪的方式來(lái)避免。泛洪方式讓消息能夠通過(guò)多條路徑得以傳輸，從而形成更加可靠的網(wǎng)絡(luò )。

　　優(yōu)化能源使用

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )包括若干能夠優(yōu)化單一設備和整體網(wǎng)絡(luò )能源使用的措施。

　　所有數據包可能都會(huì )限制消息中繼時(shí)的跳數。每隔一段時(shí)間發(fā)送的一次TTL (Time to Live) ，讓網(wǎng)絡(luò )能夠了解其拓撲結構以及每臺設備的跳數，這樣即可避免不必要的消息中繼。同時(shí)，每臺設備還包含一個(gè)消息緩存，因而可以確認之前是否已看到過(guò)該消息，丟棄冗余并避免不必要的消息處理。

　　另外，功率受限的設備(例如電池供電的傳感器)可被指定為低功耗節點(diǎn)。低功耗節點(diǎn)與指定為好友節點(diǎn)的一臺或多臺設備協(xié)同工作。好友節點(diǎn)作為低功耗節點(diǎn)的代表，不但可存儲消息，而且能當低功耗節點(diǎn)需要時(shí)才將消息傳送給它。這種與好友的協(xié)同工作的方式能夠讓低功耗節點(diǎn)以對于設備來(lái)說(shuō)合理的任何頻率來(lái)規劃無(wú)線(xiàn)電使用，接收消息，并且可以是相對于一直收聽(tīng)消息的情況下要低得多的頻率。

　　安全性

　　安全性是藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )設計的核心，其使用是強制性的。每個(gè)數據包都經(jīng)過(guò)加密和驗證。通過(guò)正確使用序列號可防止中繼攻擊。在重要的程序中，可通過(guò)使用非對稱(chēng)性密碼來(lái)保護網(wǎng)絡(luò )免受中間人攻擊(Man-in-the-Middle Attack)。而針對使用丟棄設備的垃圾桶攻擊(Trash Can Attack)，可通過(guò)定期安全密鑰刷新來(lái)進(jìn)行管理。

　　安全分級考量(Separation of Concerns)是藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )安全中體現出來(lái)的一個(gè)重要原則。網(wǎng)絡(luò )的安全性與照明、供暖或物理建筑安全等個(gè)人應用的安全性彼此獨立。不同的安全密鑰會(huì )分別用于保護網(wǎng)絡(luò )層操作(例如中繼)或應用特定的消息內容。例如，燈泡可訪(fǎng)問(wèn)由照明燈開(kāi)關(guān)傳輸的數據，因為它們具有相同的應用程序密鑰。相同的燈泡可將來(lái)自訪(fǎng)問(wèn)令牌的消息中繼到前門(mén)的鎖中，但是無(wú)法查看這些消息的應用層內容。

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )的未來(lái)

　　藍牙mesh網(wǎng)絡(luò )是一種高效且用途明確的拓撲結構，它的出現旨在滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的苛刻要求。因此，我們希望看到它能夠被廣泛應用于各行業(yè)領(lǐng)域，尤其是商業(yè)照明，它是藍牙mesh非常振奮人心的應用之一，這種應用能夠讓您將照明打造為其它建筑服務(wù)的無(wú)線(xiàn)平臺，例如資產(chǎn)跟蹤和定位功能。

         作者：藍牙技術(shù)聯(lián)盟EMEA開(kāi)發(fā)關(guān)系經(jīng)理 Martin Woolley