通过BLE网状网络扩展物联网解决方案的强大功能

低能量蓝牙市场在2019年估计为47.7亿美元，预计在2020-2024年期间以19.7%的复合年增长率增长。这表明BLE在物联网领域的其他无线通信协议中正在迅速普及。直到2017年7月，BLE能够实现一对一和一对多的拓扑应用，覆盖范围有限。随着 2017 年 7 月网状拓扑结构的加入，BLE 应用进一步扩展到需要各种高能效传感器网络的行业的多对多拓扑。

BLE网状网络是如何工作的？

将新设备添加到网状网络的过程称为配置，帮助新设备连接到网状网络的设备称为配置器。连接到网状网络的每个设备称为一个节点。节点使用消息相互通信。托管泛洪和非对称结构技术用于控制网格流量并使其节能。

· 管理洪水

BLE 网格使用托管泛洪中继方法将消息从源发送到目标节点。这反过来又优化了操作，以确保泛洪不会在网络上产生大量流量。

心跳： 每个节点定期发送检测信号消息，以通知其他节点它处于活动状态。它还帮助接收节点计算将消息发送到检测信号源节点所需的希望数。

断续器： 每条消息都包含一个生存时间 （TTL） 值，该值限制消息在网络中可以中继的次数。每次接收和中继消息时，TTL 值都会递减 1。检测信号消息可帮助源节点设置正确的 TTL 值。

消息缓存： 每个节点都为最近收到的消息维护一个消息缓存。每当节点收到消息时，它都会检查本地缓存的中继消息列表，如果已经存在，则忽略。

· 不对称结构

网状网络由异构节点组成，考虑到电源和处理能力等配置，这些节点可能不支持4个特征中的任何一个或很少。

中继： 允许节点作为中间节点为他人中继消息，这有助于网状网络实现大覆盖率和可靠性。

代理： 允许节点成为中介，以实现网状网络与不支持网状网络的 BLE 设备之间的通信。

低功耗： 允许对电源敏感的节点跳过始终处于活动状态，并在编程时唤醒自己并在活动时间接收消息。

朋友： 允许与低功耗节点建立友好关系。低功耗节点的消息将发送到相关的 Friend 节点，该节点在低功耗节点处于睡眠状态时存储该节点的消息。当低功耗节点变为活动状态时，它会从相关的“友”节点接收消息。

BLE网状网络如何在智能家居中工作？

让我们假设一个带有走廊和3个房间的智能家居。这将有助于我们了解BLE网格如何将消息发送到任何节点，而不在该设备的BLE范围内。每间客房都配有至少1个灯泡。客厅和卧室也有一个恒温器，用于控制温度。

智能手机应用程序在单个网状网络中扮演配置器，添加灯泡和恒温器的角色，通过交换消息实现它们之间的通信。

要与恒温器T2进行通信，最直接的方法是通过blub B1-B5传递消息并到达恒温器T2。然而，这条最短的路径可能会被墙壁或家中的其他金属器具所阻挡。在这种情况下，继电器节点B2-B3-B4-B5可以帮助智能手机应用程序达到恒温器T2。

智能手机应用程序用于与恒温器T2进行通信，后者不支持BLE网格，但支持BLE。因此，智能手机应用程序必须找到一个代理节点，该节点可以作为与网状设备进行通信的中介。Bulb B1是这里的代理节点，它从智能手机应用程序接收消息并将消息发布到整个网状网络。

走廊中的灯泡B3只是一个中继节点，它在网络中传输消息。灯泡 B4 和 B5 用作恒温器 T1 和 T2 的友节点，这些节点被抽象为低功耗节点。

这是一个简单的例子，用于演示BLE网格在智能家居中的操作。但是，BLE网格使智能家居能够提供高级家庭自动化功能，如组，场景，计划管理等等。

为什么支持 BLE 网格的解决方案更可取？

BLE网状网络提供了一定的优势，这使得它更可取：

· 全球互操作性：一个供应商开发的产品可与另一个供应商生产的产品无缝协作，无需额外努力

· 出色的向后兼容性： 在代理概念的帮助下，BLE网格向后兼容所有不支持网格协议的BLE设备

· 成本效益： 大多数智能手机都支持BLE 4.0 / 5.0。因此，支持BLE Mesh的解决方案可以轻松利用手机，而无需客户购买额外的硬件设备。

· 端到端安全性： 在BLE网格中，安全性是强制性的，不能关闭。它提供了从配置过程到处理消息的完整流程安全设计

· 电源效率： BLE Mesh使用低功耗蓝牙和友谊概念，与其他网状网络技术相比，保持功耗优化

审核编辑：郭婷