【应用方案】泰凌微电子SIG Mesh和极速配网简介

2017年蓝牙技术联盟（SIG）推出了蓝牙Mesh网络标准，基于蓝牙低功耗广播报文来实现多对多网状网络。以下是SIG Mesh常用知识和Telink SIG Mesh解决方案常用功能介绍。

1BLE Mesh技术特点

方便性，能方便的和手机进行交互。

自管理、自修复，节点可以随意移动位置，断电上电。

易操作、安全性、互联互通等特性。

2拓扑图介绍

图源：蓝牙技术联盟

Proxy(代理功能)：手机等设备只要通过GATT连接网络中的任意一个节点就能和整个网络进行相互通讯。如上图节点 T 和 S ，T常见的是手机等类型的设备。

低功耗模式：极低功耗要求的设备，比如传感器，遥控器等，基于Friend ship来实现，如上图的节点O 和 L/M。

Relay模式：通过可控的广播洪泛 (Managed flooding) 进行中继转发，可控是通过Message Cache机制和TTL 等机制来实现。

3组网主要安全性介绍

SIG Mesh采用椭圆曲线ECC算法，保证密钥分发过程不被监听，保证了密钥的安全性。

4组网后网络消息收发的安全机制

Mesh网络中传输的所有数据都是经过加密的，分别有以下的几个密钥：

网络层密钥(NetworkKey)：所有网络层(Network Layer)的数据都要使用NetworkKey进行加密。

应用密钥(AppKey)：AppKey是用于加密接入层(AccessLayer)的数据。每一个NetworkKey下，都可以管理多个AppKey。比如门锁和灯分别使用两个AppKey，进行安全级别分级管理。

设备密钥(Device Key)：配置模型(Configuration Model)的消息采用Device Key加密。每一个设备都有一个不相同的设备密钥，配置参数更安全。

一条消息一般经过 NetworkKey 和 AppKey(或者Device Key)两层加密。

5模型介绍

SIG Mesh的很多功能都通过模型(model)来实现，不同的产品功能用不同的model来实现。比如onoff model，lightness model等。目前SIG Mesh V1.0定义的model在Telink SIG Mesh解决方案里面都有实现。

6Telink SIG Mesh解决方案介绍

Telink SIG Mesh解决方案能够实现蓝牙技术联盟发布的SIG Mesh spec 以及model spec完整功能，包含前面章节介绍的所有功能。

目前常用的 模型(model)实现和对应的功能简介，举例如下：

1、设备网络参数配置模型(configuration model)

配置网络的参数，比如 key 的添加更改，TTL 的初始值设置，Relay功能是否打开 等等。

使用 device key 来进行加解密。

2、通用开关模型(Generic OnOff)

开关量的取值是0或者1，不局限于灯的开关，所有的开关量都可以用。

3、通用level模型(Generic Level)

level 的值的范围是 -32768 ~ 32767 之间，共65536个值。灯的亮度，天气温度，空气湿度等都可以转换为这个通用刻度。

4、亮度调节模型(Lightness)

亮度的取值范围是 0 ~ 65535. 和 level 是有先行转换关系，转换关系是 “亮度 = level + 32767”。明确用来描述亮度，比如灯的亮度等。

5、色温灯模型(Lightness CTL)

专门管理色温灯的模型，继承了亮度、开关 model，然后增加色温量。

6、场景模型(scene model)

先通过一些控制命令，比如亮度调节，色温调节，开关命令等，把所有的 灯调到想要的一个效果，然后把当前的效果保存为一个场景 ID。当这些灯被调到一个其它状态后，此时可以通过只发送一个场景ID生效命令，就可以快速的把这些到调整到该场景的状态。

比如，出门时的 “离家场景”(只有很少的灯亮着，其它都关闭)，当离开家，关上门的时候，只需要发送一条 “离家场景”生效的命令，就可以 达到效果了。

7、时钟模型(Time model)

当手机通过时钟模型的时钟设置命令给节点配置时间后，节点就有了一个和世界时钟同步的时钟信息，就可以结合后面的闹铃模型触发闹铃事件。

8、闹铃模型(Schedule model)

用于定义一些闹铃事件，结合时钟模型实现：当时间到后，控制某些设备到某个状态。

9、其它模型

比如 RGB 灯model(彩灯)，sensor model(传感器)，location model(位置模型)等。

7Telink SIG Mesh支持的平台

支持接入主流智能音箱/网关等。

8极速配网介绍

目前Telink SIG Mesh支持某些平台包含的极速配网功能，特性简介如下：

1、配网时间快

基于设备保存有static OOB 的三元组模式，可以实现组网交互流程的精简，不需要经过相对耗时的椭圆曲线算法，只需要节点发送一个“confirmation”的数据包和收到key等信息后，回ack就可以。组网信息交互的安全性会通过云端和节点的 static OOB 参与加解密来保证。

极速配网时间是 2 秒左右。音箱组网的普通模式，是 5 秒左右。

2、可以通过手机收发广播包的方式直接和节点进行通讯，而不需要经过GATT连接。

因为通讯方式简单，所以可以进一步降低节点的硬件要求，进而降低硬件成本。

关 于 泰 凌

泰凌微电子致力于为客户提供一站式的低功耗高性能无线连接SoC芯片解决方案，包括经典蓝牙，蓝牙低功耗，蓝牙Mesh，Zigbee，Thread，Matter，Apple HomeKit，Apple“查找（Find My）”，和私有协议等低功耗2.4GHz多协议无线连接系统级芯片和丰富的固件协议栈。公司产品广泛应用于智能照明，智能家居/楼宇，智能遥控，无线外设，智能零售，穿戴设备，无线音频，智能玩具，物流追踪，智慧城市等各类消费和商业应用场景中。

审核编辑：汤梓红