0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

一文读懂蓝牙网状网络什么是“友邻节点”与低功耗

Silicon Labs 来源:未知 作者:佚名 2017-11-12 09:19 次阅读

蓝牙低功耗(BluetoothLE)是世界上功率最高的短距离无线通信技术之一。其低功耗被开发商和消费者广泛赞誉。随着蓝牙网状网络Mesh)的发布,开发人员可能会想知道蓝牙网格是否也被设计为低功耗。它是否继承了蓝牙LE低功耗的优势?

答案是肯定的!蓝牙网状网络包括优化功耗的各种措施,特别是称为友邻节点(Friendship的功能。

蓝牙网状网络标准概述

蓝牙网状网络中的Friendship功能的应用可能非常多样化。一些产品,如灯,将连接到主电源,蓝牙网格模块的功耗与光线本身的功耗相比,可以忽略不计。但是其他产品,如智能传感器或锁具,将受到功率限制,这意味着它们需要由小型电池或能量采集技术供电像这样的产品最有可能利用蓝牙网格的Friendship概念。

如果您已经阅读了我们的蓝牙网状网络系列中的较早的文章,那么您已经知道节点是已经被设置并且是网状网络成员的设备。节点具有与产品类型相关的功能,但是也可以具有关于网络本身的操作的功能,并且可以承担特殊的角色。

这由他们支持的网格特征决定。所有节点都可以在网络中发送和接收mesh消息。此外,节点还可以选择性地支持一个或多个额外的网络功能,如下所列:

· 中继功能:通过广播承载接收和重传网状消息的能力,以实现更大的网络。

· 代理功能:在GATT和广播承载之间接收和重传网状消息的能力。

· 低功耗特性:能够以显着降低的接收机占空比在网状网络内工作。使无线电接收器的时间最小化导致节点的功耗降低,只有在严格必要时才能使接收机使能。低功耗节点(LPN)通过与Friend节点建立Friendship来实现这一点。

· 友邻功能:通过存储发往LPN的消息来帮助LPN运行的能力,并且只有在LPN明确地从“Friend”节点请求消息时才转发它们。

要了解Friendship如何使LPN降低功耗,请考虑传感器。传感器是一种可能利用Friendship并充当LPN的节点的一个很好的例子。他们通常花费最多的时间来传输数据,而且很少需要接收数据。也许传感器只有在超出一组配置的限制范围内才能发送温度读数,也许这只会每天发生两次。这种不频繁的数据传输保持了这种类型的设备的能量消耗低。

但是如果这些温度限制需要修改以根据季节使用不同的值,并且通过向传感器发送配置消息来实现这些限制的修改呢?对于传感器直接接收这样的消息,需要切换无线并进行收听。大多数时候它正在听,没有收到任何东西,但能量消耗了。

所以,与Friend合作允许LPN安排使用无线接收消息到任何频率对于该设备是有意义的,并且以比其它需要的频率低得多的频率,如果它必须一直接收消息。 LPNs轮询他们的Friend的新消息,Friend只会偶尔存储。这是如何节省电力。

友邻和低功耗节点

LPN必须与支持Friend功能的另一个节点建立Friendship关系以减少其接收器占空比并节省能源。1取自蓝牙网状网络规范。另外它说明了LPNFriend节点之间的关系。特别是它显示

·Light blue: LPNs

·Dark grey: Friend nodes associated with and service specific LPNs

·Light grey: Friend nodes which do not have a relationship with anLPN

·浅蓝色:LPN

·深灰色:与特定LPN相关联的Friend节点

·浅灰色:与LPN没有关系的Friend节点

1 - 网状网络的拓扑示例

Friend节点PLPNIJK具有Friendship关系。Friend节点OLPN LM具有Friendship关系。因此,寻址到节点IJK的消息将被Friend P存储并转发。节点LM将被Friend O存储和转发。由Friend节点转发仅在LPN轮询Friend以获得等待传送的消息时发生。

友邻节点参数

LPN需要找到“Friend”节点并与他们建立Friendship关系。所涉及的程序称为Friend建立。我们稍后会检查这个过程,但在我们介绍一些关于LPN行为的关键参数之前,因为这些参数是在Friend建立过程中设置的。

1. ReceiveDelayLPN之间经过的时间,向Friend节点发送请求,并开始收听响应。这允许“Friend”节点时间准备其响应并将其发送回来。

2. ReceiveWindowLPN花费时间来收听响应的时间。2说明了涉及ReceiveDelayReceiveWindow的时序。

2- ReceiveDelayReceiveWindow时序

1. PollTimeout建立在LPN发送给其“Friend”节点的两个连续请求之间可能经过的最长时间。如果在PollTimeout计时器到期之前,Friend节点没有收到LPN的请求,则Friendship将被终止。

3- PollTimeout时序

友邻节点建立

如果两个人想建立友谊,只要一瞥就够了!为了建立蓝牙网状网络的Friendship,还需要几个步骤。

1.LPN发布一个Friend请求消息。此消息不被中继,因此只有直接无线范围中的“Friend”节点才能处理它。没有Friend功能的节点丢弃它。Friend请求消息包括LPNReceiveDelayReceiveWindowPollTimeout参数。

1.可以支持“Friend请求消息中指定的要求的附近的每个“Friend”节点准备好“Friend offer”消息并将其发送回LPN。该消息包括各种参数,包括支持的ReceiveWindow大小,可用的消息队列大小,可用的列表大小以及由Friend节点测量的RSSI值。

2.在接收到“Friendoffer”消息时,LPN通过应用实现特定的算法来选择合适的Friend节点。该算法可能会考虑各种各样的点。某些设备可能会将接收窗口大小置于优先级,以尽可能减少功耗,而有些设备可能会更加关注RSSI值,以确保它们能够与“Friend”节点保持良好的链接质量。使用的精确算法由产品开发人员决定。

3.选择Friend节点后,LPN将向Friend节点发送一个Friend Poll消息。

4.LPN收到Friend Poll消息后,Friend节点回复一个Friend Update消息,该消息结束了Friend建立过程并提供安全参数。在这一点上,建立了Friendship

友邻节点信息

Friendship建立之后,“Friend”节点将LPN的所有消息存储在Friend Queue中。这些被称为存储的消息。下面的图4说明了在Friend节点和关联LPN之间的消息交换。

· “Friend”节点收到一个寻址到“Friend”节点的LPN的消息时,“Friend”节点缓冲此消息,将其存储在称为“Friend Queue”的区域中。在图4中,我们可以看到消息12代表LPN存储在Friend节点中。

· 定期地,LPN使其收发器发送一个Friend PollFriend节点,要求为它存储任何缓冲的消息。

· “Friend”节点首先将一个存储的消息发送回LPN作为对Friend Poll的回复。

· 在每个接收到来自“Friend”节点的消息之后,LPN将继续发送Friend Poll消息,直到收到“MDMD =更多数据)字段设置为0FriendUpdate消息为止。这意味着LPN没有更多消息被缓冲。此时,LPN停止轮询“Friend”节点。

4- Friendship messaging

安全性

蓝牙网络中的安全无处不在。Friendship也是如此,它使用两个特殊的安全凭证:

· Master security material:从NetKey派生,也可以由同一网络中的其他节点使用。使用master security material加密的消息可以由同一网络中的任何节点解密。

· Friend security material:从NetKey派生,还有一些额外的计数器号由LPNFriend节点生成。使用Friend security material加密的消息只能由拥有它的FriendLPN解密。

LPNFriend节点使用的两种security materials如何?总结如下:

Friendsecuritymaterials加密的相应Friendship消息是:

·Friend Poll

·Friend Update

·Friend Subscription ListAdd/Remove/Confirm

·存储Friend节点传递给LPN的消息

使用master security material加密的相应的Friendship消息是:

·Friend清除

·Friend清除确认

根据应用程序设置,从LPN发送到Friend节点的消息将使用masterFriend的安全资料进行加密。

终止友邻节点

在某些情况下可以终止Friendship:

· 如果没有Friend pollFriend Subscription List AddFriend Subscription List Remove消息在PollTimeout计时器到期之前由Friend节点收到Friendship终止。

· LPN可以通过将Friend Clear消息发送给Friend节点来启动Friendship终止过程,从而导致Friendship节点被Friend终止。

平台选择建议

开发人员在选择实施FriendLPN的平台时,应考虑以下准则:

· RAM容量:可用的RAM数量直接影响了Friend节点可以支持多少个LPN,以及它可以为相关的LPN缓冲多少个消息。

· LPN所选MCU和模块的一般功耗性能是LPN的关键。此外,从休眠模式到运行模式的唤醒/预热时间会影响LPN的响应速度和延迟。

作为一名开发人员,我相信我们可以分享您对蓝牙网状网络SDK的期待。然后我们可以一起分享蓝牙网状网络友邻节点


声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 蓝牙
    +关注

    关注

    112

    文章

    5392

    浏览量

    165268
  • 友邻节点
    +关注

    关注

    0

    文章

    1

    浏览量

    939

原文标题:蓝牙网状网络特点功能介绍-友邻节点

文章出处:【微信号:SiliconLabs,微信公众号:Silicon Labs】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    一文读懂三大网状网络技术的优劣

    随着2009年蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)的切入,再到现在的蓝牙网状网络(Mesh
    的头像 发表于 11-10 09:30 1w次阅读

    蓝牙低功耗技术

    本帖最后由 gk320830 于 2015-3-9 17:57 编辑 蓝牙低功耗技术  蓝牙低功耗技术是新代的
    发表于 05-13 11:25

    蓝牙Mesh网状网络对物联网有哪些影响?SKYLAB来告诉你

    Mesh网状网络终于走入实用,更多支持Mesh组网的蓝牙解决方案与蓝牙模块正在紧密设计研发中。蓝牙mesh将
    发表于 07-21 16:34

    插座开关也能无线控制?介绍低功耗蓝牙的应用

    简单而易于实现。但是,这种实现方式也是利弊参半的,因为是网络泛洪,不利于节点低功耗优化,也不利于节点数目大规模提升。未来的世界定是
    发表于 03-16 17:36

    低功耗蓝牙

    )希望在服务器节点蓝牙(服务器节点功耗不是问题)同时连接低功耗蓝牙和普通
    发表于 06-21 04:21

    基于其超低功耗RSL10系统级封装的全新超低功耗蓝牙网状网络方案

    安森美的RSL10 Mesh平台赋能智能楼宇和工业物联网低功耗蓝牙网状网络应用
    发表于 11-26 07:45

    为什么将DALI与蓝牙网状网络起使用?

    精确。它就像切数字样——与模拟紧凑型盒式磁带相比,光盘存储音频要精确得多(有人记得那是什么吗?因此,蓝牙网状网络
    发表于 05-04 17:44

    解密:Ble低功耗蓝牙蓝牙mesh网络之间的关系

    高度可靠。 低功耗节点和Friend节点蓝牙Mesh网络中,低功耗
    的头像 发表于 06-12 11:12 9321次阅读

    蓝牙Mesh网状网络对物联网有哪些影响?SKYLAB来告诉你

    关键词:蓝牙mesh网状网络 , 低功耗蓝牙 最新消息,蓝牙技术联盟于7月19日正式宣布,
    发表于 08-13 11:36 308次阅读

    科普:蓝牙Mesh网状网络网状节点特性

    Mesh网络架构蓝牙Mesh网状网络定义:蓝牙Mesh网状
    的头像 发表于 09-05 15:39 2582次阅读

    如何加快开发蓝牙低功耗网状网络应用?

    蓝牙低功耗技术是用于物联网的一种流行的短距离无线协议,最显著的优势是能效高,正越来越多地被用于物联网各细分领域。而蓝牙低功耗网状
    的头像 发表于 02-13 16:49 990次阅读

    蓝牙Mesh网络基础知识汇总

    在本文中,我们将熟悉一些基本的蓝牙网格概念,例如节点和元素。我们还将看到蓝牙网状网络中的节点有不
    的头像 发表于 04-25 15:56 4663次阅读
    <b class='flag-5'>蓝牙</b>Mesh<b class='flag-5'>网络</b>基础知识汇总

    RSL10 Mesh平台加快蓝牙低功耗网状网络应用

    蓝牙低功耗技术是用于物联网的一种流行的短距离无线协议,最显著的优势是能效高,正越来越多地被用于物联网各细分领域。而蓝牙低功耗网状
    的头像 发表于 08-01 08:09 792次阅读

    如何为STM32WB系列微控制器构建蓝牙®低功耗网状网络应用

    如何为STM32WB系列微控制器构建蓝牙®低功耗网状网络应用
    发表于 11-21 08:11 0次下载
    如何为STM32WB系列微控制器构建<b class='flag-5'>蓝牙</b>®<b class='flag-5'>低功耗</b><b class='flag-5'>网状</b><b class='flag-5'>网络</b>应用

    一文读懂低功耗蓝牙的应用

    蓝牙技术联盟于2010年推出了蓝牙4.0规范,其中低功耗蓝牙的出现满足了小型电池供电设备进行低功耗无线连接的需求,因此得到广泛应用。本文章将
    的头像 发表于 12-28 08:24 345次阅读
    一文<b class='flag-5'>读懂</b><b class='flag-5'>低功耗</b><b class='flag-5'>蓝牙</b>的应用