實(shí)測藍牙Mesh 1.1的性能更新

藍牙Mesh 1.1版本中引入了遠程配置和無(wú)線(xiàn)設備固件更新（OTA DFU）的功能。在這篇技術(shù)博客中，我們通過(guò)廣泛部署基于Silicon Labs（亦稱(chēng)“芯科科技”）的xG24和xG21無(wú)線(xiàn)SoC開(kāi)發(fā)板的節點(diǎn)并組成網(wǎng)絡(luò )，來(lái)分析在多個(gè)測試節點(diǎn)上進(jìn)行的一系列實(shí)驗結果，進(jìn)一步探索藍牙Mesh 1.1網(wǎng)絡(luò )的性能，包括網(wǎng)絡(luò )延遲、遠程配置和OTA, DFU性能的詳細測試設置和結果等實(shí)用數據。

測試網(wǎng)絡(luò )及條件

測試環(huán)境是位于布達佩斯的芯科科技商業(yè)辦公樓，其范圍內有Wi-Fi和低功耗藍牙網(wǎng)絡(luò )，本實(shí)驗相關(guān)的無(wú)線(xiàn)測試集群（wireless test clusters）分別部署在走廊、會(huì )議室、辦公室和開(kāi)放區域。由于測試是在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行的，背景噪音一直存在。這些噪音來(lái)自員工在辦公室使用的藍牙/Wi-Fi設備，以及辦公室的其他測試臺。不過(guò)，我們還是采取了一些降噪措施。這些測試是在工作日的晚上和周末進(jìn)行的，目的是消除辦公室的一些噪音。

在位于辦公室的大型網(wǎng)絡(luò )測試裝置上進(jìn)行了組播延遲（multicast latency）和OTA DFU測試?？偣灿?3個(gè)盒子分散在地板上，每個(gè)盒子包含4-6個(gè)設備，在網(wǎng)絡(luò )中自然發(fā)生跳躍的大面積上創(chuàng )建一個(gè)256個(gè)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )。每個(gè)盒子包含六個(gè)芯科科技的無(wú)線(xiàn)入門(mén)套件(WSTK)，除了其中的一個(gè)僅包含四個(gè)WSTK。

前27個(gè)盒子有4個(gè)EFR32xG24和2個(gè)無(wú)線(xiàn)電板（Wireless Gecko Starter Kit）。盒子28-42號則有3個(gè)EFR32xG24和3個(gè)EFR32xG21無(wú)線(xiàn)電板。43號箱有4塊EFR32xG24射頻板和1塊EFR32xG21射頻板。辦公室呈矩形，邊長(cháng)分別為38米和19米。由于樓梯、電梯、浴室和不同的維護間，有18.5m * 7.5m的區域沒(méi)有放置設備。

圖1：網(wǎng)絡(luò )測試環(huán)境的設置布局

圖2：本實(shí)驗在辦公樓里測試所設置的網(wǎng)絡(luò )盒子

延遲測試和遠程發(fā)放測試都是在一個(gè)射頻屏蔽多跳測試網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行的。8個(gè)射頻隔離箱通過(guò)SMA和衰減桶（attenuation barrels）連接在一起，每個(gè)隔離箱至少包含一個(gè)EFR32xG24射頻板，用于藍牙Mesh測試用例。

我們進(jìn)行了以下幾項主要測試和分析，以實(shí)際掌握藍牙Mesh 1.1網(wǎng)絡(luò )的性能。

◆ 延遲測試（Latency Test）

- 單播測試（Unicast Test）

- 組播測試（Multicast Test）

◆ 基于節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )大小的結果

◆ 單播和多播延遲測試的推理

- 廣告擴展（Advertising Extension）測試結果

◆ 遠程配置測試（Remote Provisioning Test）

◆ 無(wú)線(xiàn)設備固件更新（OTA DFU Test）

小結

藍牙Mesh性能測試表明，當有效載荷包含在單個(gè)數據包中時(shí)，延時(shí)非常好。吞吐量結果表明，延遲可以保持在200毫秒以下，如果有效負載小于16字節，甚至可以達到6跳。

對于較大的網(wǎng)絡(luò )，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)數量的增加或數據包負載的增加，延遲也會(huì )增加。與有效負載大小相比，網(wǎng)絡(luò )大小對延遲的影響較小，后者可能導致延遲的大幅增加。

在運行這些結果時(shí)，這些網(wǎng)絡(luò )的可靠性大于99%。

為了在藍牙Mesh應用中獲得低延遲和高可靠性：

■ 應用程序有效負載應該適合單個(gè)數據包

■ 需要多播消息傳遞的應用程序不應該使用分段消息

后續測試注意事項：

本博客中描述的測試需要后續測試來(lái)進(jìn)一步定義設備行為和網(wǎng)絡(luò )操作?？梢詧绦虚L(cháng)時(shí)間運行的穩定性測試，以查看網(wǎng)絡(luò )性能是否會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而下降。應注意以下具體事項:

● 可以通過(guò)在測試期間將節點(diǎn)從該網(wǎng)絡(luò )中刪除來(lái)添加故障測試，以評估恢復時(shí)間和對可靠性的影響。

● 應該在不同的設備類(lèi)型上執行測試，運行在片上系統和網(wǎng)絡(luò )協(xié)處理器（NCP）模式下。以前的測試已經(jīng)揭示了這些操作模式之間的一些差異，因此應該進(jìn)一步對其進(jìn)行描述。