用于智能建筑和物联网的网状网络

得益于物联网 (IoT)，我们的世界比以往任何时候都更加互联。随着对物联网设备更大程度集成的需求的增长，出现了对高效可靠的通信标准的需求。Bluetooth®5.0 规范为引入大量低功耗蓝牙网络功能铺平了道路，尤其是那些专注于物联网应用新兴需求的功能。通过蓝牙®5.0 和低功耗蓝牙代表了无线技术的进步，随着物联网的不断扩展，无法支持网状拓扑成为一个重大限制。为克服这一障碍，蓝牙技术联盟 (SIG) 推出了蓝牙网状网络设备属性 1.0 规范，支持提供基于蓝牙的可互操作多对多通信。在这里，我们将探索网状网络如何支持 IoT 设备的集成以及帮助工程师加速需要网状网络功能的设计的解决方案。

Bluetooth®低功耗网状网络

蓝牙®低能耗网状网络实施多对多 (m:m) 拓扑并使用托管泛洪来发送数据。因此，它们不需要像以太网那样的任何集中式路由或路由表。Bluetooth Low Energy mesh 规范还提供内置多层加密的安全性，因此网络中的节点可以中继流量而无需了解任何消息的内容。节点可以简单地传递它们，而网络上的潜在窃听者只能看到加密的数据包，这在保持设计简单性的同时对网络安全有显着好处。适当放置的低功耗蓝牙网状网络可以跨越比传统 P2P 蓝牙通信更大的距离，因为节点可以通过将数据包中继到传输节点范围之外的目标节点来执行消息传递。这使各种物联网应用成为可能，包括联网照明和远程传感器监控，而这些应用以前超出了蓝牙技术的范围。网格规范允许多达 32,767 个节点，使其非常适合部署在需要连接大量单独设备的各种智能建筑和物联网应用中。

友元节点和低功耗节点

低功耗蓝牙网状网络最令人兴奋的功能之一是网络中的某些节点能够以显着降低的功率级别（称为低功耗节点 (LPN)）运行，并延长标准低功耗蓝牙设备的电池寿命.低功耗节点通过仅间歇性地从深度睡眠中唤醒来发送和接收数据来优化功耗。为了使其在蓝牙低功耗网状网络中工作，低功耗节点必须位于朋友节点附近，因为没有它就无法运行。Friend 节点存储发往 Low Power Node 的消息，直到该节点醒来与网络的其余部分进行通信，此时，LPN 向 Friend 节点询问任何未决通信并根据需要响应网络活动，然后再返回到沉睡。

安森美半导体 RSL10 网状平台

虽然设计一款新的基于蓝牙网状网络的产品可能是一项复杂的任务，但有一些工具可以提供帮助。ON Semiconductor 的 RSL10 网状网络平台是一种多功能、易于配置的解决方案，用于开发基于RSL10蓝牙 5 无线电的网状网络应用。该平台包括两个基于 RSL10 的 Mesh 节点和一个 Strata 网关，它可以连接到Strata Developer Studio™并充当网络配置器，以便可以安全地添加和删除节点（图1).Strata Gateway 支持与 Strata Developer Studio 的无缝和安全连接。这种云连接软件可以提供额外的网状网络和无线固件 (FOTA) 更新。将虚拟工作区用于常见的网状网络示例，包括智能办公室和智能家居，开发人员可以访问传感器数据和触发器设置，例如信号强度、环境光、电池、温度和 Strata 网络中每个节点的节点连接基本观点。高级视图允许用户查看多个代码示例。

图 1：RSL10 网状平台套件包含两个 RSL10 网状节点和一个 Strata 网关。（来源：安森美半导体）

借助 RSL10 网状平台，工程师可以使用低功耗蓝牙技术轻松实现超低功耗网状网络，并快速实现全面部署。这种多方面的解决方案针对智能家居、楼宇自动化、工业物联网、远程环境监控以及资产跟踪和监控应用进行了优化，具有开发和部署网状网络所需的所有基本要素。除了RSL10 系统级封装 (RSL10 SIP)，Mesh 节点还具有多个环境传感器，用于监测温度、环境光和磁场检测。这些节点还包括一个 2.3kHz 音调指示器、一个用于振动蜂鸣器的连接器以及调光和警报功能（图 2）。

图 2：ON Semiconductor RSL10 网状节点包含开发和部署网状网络所需的功能。（来源：安森美半导体）

凭借其一流的超低功耗，RSL10 平台非常适合展示低功耗蓝牙网状网络的低功耗节点功能。ON Semiconductor 的低功耗蓝牙网状网络路线图通过在现有 RSL10-SENSE-GEVK 和 RSL10-COIN-GEVB 评估板上启用低功耗蓝牙网状网络低功耗节点功能并将 Friend 和低功耗节点行为集成到 Mesh Platform Strata 用户界面中来强调这一点。

RSL10 SIP

RSL10 SIP 支持高级无线功能，同时优化系统尺寸和电池寿命。它专为使用低至 1.2V 电池的应用而设计，支持 1.1 至 3.3V 的电压供应范围，无需外部组件。高度集成的无线电 SoC 采用双核架构和 2.4GHz 收发器，可灵活支持低功耗蓝牙和 2.4GHz 自定义协议。RSL10是业界功耗最低的BLE片上系统；在深度睡眠模式下仅消耗 62.5nW，在接收模式下仅消耗 7mW 的接收功率。RSL10 还拥有令人印象深刻的 EEMBC®ULPMark™分数（1090 ULPMark CP @ 3V；1260 @ 2.1V）。

结论

蓝牙网状网络为许多新物联网产品的开发开辟了机会。网格规范允许多达 32,767 个节点，使其非常适合部署在需要连接大量单独设备的各种智能建筑和物联网应用中。使用 ON Semiconductor RSL10 Mesh 平台，工程师可以加速网状网络开发，从而可以更快地部署节点，从而在范围、弹性和功率预算方面推动性能极限。

审核编辑：汤梓红