藍(lán)牙 LE設(shè)備也可以與其他設(shè)備形成1：1和中樞/輻射（hub/spoke）關(guān)系壮虫，并以無連接方式工作，廣播任何其他直接射頻范圍內(nèi)的設(shè)備都可以接收的數(shù)據(jù)环础。這是一個(gè)1 ：m的 拓?fù)淝羲疲渲衜可以是一個(gè)非常大的數(shù)字！如果收聽廣播的設(shè)備本身不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸线得，則廣播設(shè)備自己具有射頻頻譜饶唤，并且對(duì)可以接收和利用其廣播的其他設(shè)備的數(shù)量沒有實(shí)際的限制。藍(lán)牙信標(biāo)就是這種能力的一個(gè)很好的例子贯钩。

藍(lán)牙Mesh允許我們 在無線設(shè)備之間 建立多對(duì)多（m：m ）的關(guān)系募狂。此外办素，設(shè)備可以將數(shù)據(jù)中繼到不在發(fā)端設(shè)備的直接射頻范圍內(nèi)的其他設(shè)備。這樣祸穷，Mesh網(wǎng)絡(luò)可以跨越很大的物理區(qū)域并包含大量的設(shè)備性穿。

Mesh網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)機(jī)

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的誕生是因?yàn)镸esh拓?fù)涮峁┝藵M足各種日益普遍的通信需求的最佳方式，典型的應(yīng)用包括樓宇自動(dòng)化和傳感器網(wǎng)絡(luò)等粱哼。這些要求包括：

· 覆蓋非常大的區(qū)域

· “立即可用（Just works）的互操作性”

· 監(jiān)控和控制大量設(shè)備的能力

· 優(yōu)化季二，低能耗

· 有效利用無線資源，導(dǎo)致可擴(kuò)展性

· 與當(dāng)前可用的智能手機(jī)揭措，平板電腦和個(gè)人電腦產(chǎn)品兼容

· 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的政府級(jí)安全

還有其他支持Mesh拓?fù)涞牡凸臒o線通信技術(shù)胯舷，但是我們的成員經(jīng)常報(bào)告這些技術(shù)具有不可接受的約束和限制，并且它們對(duì)于他們?cè)噲D解決的各種問題以及他們想創(chuàng)造的產(chǎn)品類型并不是最佳的绊含。其他可比技術(shù)中的問題包括低數(shù)據(jù)傳輸速率桑嘶，在Mesh網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有限的“跳躍（hops）”數(shù)量，通常由射頻信道使用的方式導(dǎo)致的可擴(kuò)展性限制躬充，以及遵循程序改變?cè)O(shè)備組成的困難和延遲Mesh網(wǎng)絡(luò)逃顶。

一般來說，其他Mesh技術(shù)不支持標(biāo)準(zhǔn)的智能手機(jī)充甚，平板電腦和PC設(shè)備;一個(gè)主要的限制以政。

創(chuàng)建基于藍(lán)牙LE的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Mesh通信技術(shù) ，為滿足這些要求提供了機(jī)會(huì)伴找，但沒有相關(guān)的限制和局限盈蛮。畢竟，互用性和能源效率是藍(lán)牙LE的標(biāo)志技矮。

面向消息的通信（Message-Oriented Communication）

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)使用 發(fā)布/訂閱（publish / subscribe） 消息系統(tǒng)抖誉。

設(shè)備可能會(huì)發(fā)送 消息 到地址的名稱和含義與用戶可以理解的高級(jí)概念相對(duì)應(yīng)，如“Garden Lights”衰倦。這被稱為“ 發(fā)布（publishing） ”袒炉。

設(shè)備可以配置為接收由其他設(shè)備發(fā)送到特定地址的消息。這被稱為“ 訂閱（subscribing） ”樊零。

當(dāng)設(shè)備向特定地址發(fā)布消息時(shí)我磁，訂閱該地址的所有其他設(shè)備都會(huì)收到該消息的副本，對(duì)其進(jìn)行處理并以某種方式作出反應(yīng)驻襟。

想象一下十性，在花園里安裝了一套戶外燈。每個(gè)燈都已配置為訂閱“Garden Lights”消息∷艿浚現(xiàn)在，設(shè)想一個(gè)藍(lán)牙Mesh燈開關(guān)向“Garden Lights”地址發(fā)送一個(gè)“開”信息楷掉∠崴猓花園中的所有燈都會(huì)收到“開啟”信息霞势，并通過......對(duì)此做出反應(yīng)。您猜對(duì)了..... 開啟斑鸦。

就這么簡(jiǎn)單愕贡。

消息和設(shè)備狀態(tài)（Messages and Device State）

“ 狀態(tài) ”是藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵概念。藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都有一組獨(dú)立的狀態(tài)值巷屿，代表設(shè)備的某些狀況固以。在我們的花園燈示例中，每個(gè)燈具有一個(gè)狀態(tài)值嘱巾，表示設(shè)備當(dāng)前是打開還是關(guān)閉憨琳。通過發(fā)布一種類型的消息來改變它，它的定義意味著它在“開/關(guān)”狀態(tài)值上起作用旬昭，這就是藍(lán)牙Mesh燈開關(guān)如何控制燈光篙螟。更改狀態(tài)值可以修改設(shè)備本身的物理狀態(tài)，例如打開或關(guān)閉設(shè)備问拘。

在稱為 模型（models） 的規(guī)范中定義了消息遍略，狀態(tài)以及設(shè)備相對(duì)于這些和其他概念的行為方式 。模型由藍(lán)牙Mesh設(shè)備實(shí)現(xiàn)骤坐。

我們將在本系列稍后的另一篇文章中以更正式的方式詳細(xì)討論設(shè)備绪杏，狀態(tài)，消息纽绍，狀態(tài)更改和模型蕾久。

下一個(gè)！

本文的第2部分 將深入介紹 藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò) 的世界 概述了消息在大型Mesh網(wǎng)絡(luò)顶岸，市場(chǎng)上的設(shè)備支持腔彰，安全性和Mesh Stack本身中的使用方式。我還將介紹 藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中 一些有趣的性能 優(yōu)化辖佣，這些優(yōu)化使其非常高效霹抛，非常適合物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代（IoT）的Mesh網(wǎng)絡(luò)要求。

藍(lán)牙Mesh簡(jiǎn)介第2部分

發(fā)布于 2017 年 8月01日 卷谈， Martin Woolley

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)系列的第2章

介紹

在本文的 第1部分 中杯拐，我介紹了新的藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。如果您還沒有閱讀第1部分世蔗，請(qǐng)?jiān)陂喿x本文第2部分之前從那里開始端逼。

我將在此完成對(duì)藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的介紹性概述，并概述消息在大型Mesh網(wǎng)絡(luò)污淋，市場(chǎng)設(shè)備支持顶滩，安全性和Mesh Stack本身中的使用方式，然后我們將在隨后的文章中繼續(xù)探索該技術(shù)更詳細(xì)的介紹寸爆。

中繼（Relaying）

在第1部分中礁鲁，我們了解到 藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備使用消息和發(fā)布/訂閱機(jī)制相互交談盐欺。

Mesh網(wǎng)絡(luò)允許安裝設(shè)備并在非常大的區(qū)域內(nèi)彼此通信〗龃迹考慮購物中心冗美，機(jī)場(chǎng)或辦公大樓占用的空間有多大。由于墻壁和其他物理屏障析二，可能無法實(shí)現(xiàn)從建筑物一側(cè)的設(shè)備到安裝在同一建筑物遠(yuǎn)側(cè)的設(shè)備或?qū)嶋H上位于另一個(gè)相鄰建筑物的設(shè)備的直接射頻接觸粉洼。藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)通過允許網(wǎng)絡(luò)中的一些設(shè)備被指定為“中繼（relays）”來解決這個(gè)問題。

中繼設(shè)備重新傳輸他們從其他設(shè)備收到的消息叶摄。在這樣做時(shí)属韧，他們能夠與最初發(fā)布消息的設(shè)備的射頻范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行通信。一條消息可能被多次中繼准谚，被稱為“跳（hops）”挫剑。最大可能有127跳，足以在一個(gè)巨大的物理區(qū)域傳遞消息柱衔。

受管理的泛洪（Managed Flooding）

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò) 使用一種稱為“泛洪（flooding）”的方法來發(fā)布和轉(zhuǎn)發(fā)消息樊破。這意味著消息不會(huì)被一個(gè)進(jìn)程路由，這個(gè)進(jìn)程會(huì)導(dǎo)致它們沿著包含一系列只有某些設(shè)備的特定路徑傳輸唆铐。相反哲戚，范圍內(nèi)的所有設(shè)備都接收消息，而那些充當(dāng)中繼器的設(shè)備將消息轉(zhuǎn)發(fā)給范圍內(nèi)的所有其他設(shè)備艾岂。

總而言之顺少，泛洪（flooding）是一種有優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)的技術(shù)。但是王浴，通過藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)脆炎，我們相信我們已經(jīng) 優(yōu)化了設(shè)計(jì)以保留優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)解決了這些弱點(diǎn)氓辣。

泛洪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（The Strengths of the Flooding Technique）

我們首先考慮泛洪（Flooding）的優(yōu)勢(shì)秒裕。

泛洪的優(yōu)勢(shì)在于，不需要特定的設(shè)備來擔(dān)當(dāng)集中式 路由器的 特殊責(zé)任 钞啸，故障可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無法運(yùn)行几蜻。特定的路線不可用也可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生災(zāi)難性的影響，而且這種情況也可以通過泛洪方式來避免体斩。

泛洪的方法也意味著通常有多條路徑可以使消息到達(dá)目的地梭稚。這構(gòu)筑了一個(gè)非常可靠的網(wǎng)絡(luò)絮吵。

優(yōu)化Mesh網(wǎng)絡(luò)

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)方法包括許多措施弧烤，可以采取泛洪（flooding）方法，但是可以優(yōu)化個(gè)別設(shè)備和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)使用的能源蹬敲。

所有數(shù)據(jù)包都包含一個(gè)稱為 TTL 的字段 扼褪。這可以用來限制消息在中繼時(shí)所花的跳數(shù)想幻。由設(shè)備間隔發(fā)送的心跳消息包括允許網(wǎng)絡(luò)了解其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和跳躍數(shù)量的信息，每個(gè)其他設(shè)備都是话浇。這允許設(shè)備將TTL設(shè)置為最佳值，這可以避免消息被中繼不必要的次數(shù)闹究。

每個(gè)設(shè)備都包含一個(gè)消息緩存幔崖，以便它可以確定之前是否已經(jīng)看到消息，并且是否立即丟棄消息渣淤，從而避免不必要的處理赏寇。

也許最有趣的是，功率受限的設(shè)備价认，例如由必須持續(xù)多年的小電池供電的傳感器嗅定，可以被稱為“ 低功率節(jié)點(diǎn)（low power nodes） ”。低功率節(jié)點(diǎn)與一個(gè)或多個(gè)指定為“ 朋友（friends） ”的 設(shè)備一起工作 用踩。 朋友（Friends）不受功率限制渠退，代表低功率節(jié)點(diǎn)行事，存儲(chǔ)發(fā)往低功率節(jié)點(diǎn)的消息脐彩，并僅在低功率節(jié)點(diǎn)要求時(shí)發(fā)送消息碎乃。 毫不奇怪，低功率節(jié)點(diǎn)和朋友之間的關(guān)系被稱為“ 友誼（friendship） ”惠奸。

讓我們仔細(xì)考慮友誼（friendship）在節(jié)能方面的工作原理梅誓。

低功耗設(shè)備通常花費(fèi)大部分時(shí)間傳輸數(shù)據(jù)佛南，傳感器就是一個(gè)很好的例子梗掰。也許只要溫度低于或高于指定閾值，傳感器就會(huì)傳輸溫度讀數(shù)嗅回，也許這只會(huì)趨向于每天發(fā)生兩次及穗。這種不經(jīng)常的傳輸時(shí)間表（infrequent transmission schedule）本身使得這種類型的設(shè)備的能量使用非常低。

但是如果傳感器需要偶爾能夠接收數(shù)據(jù)呢妈拌？例如拥坛，它需要及時(shí)了解網(wǎng)絡(luò)中使用的安全密鑰。也許這些溫度閾值需要修改尘分，以根據(jù)季節(jié)使用不同的值猜惋。為了使傳感器能夠直接接收消息，需要打開射頻培愁，以便它可以接收數(shù)據(jù)著摔。大部分時(shí)間它將不會(huì)收到任何東西，但是能量已經(jīng)被消耗掉了定续。

與朋友一起工作時(shí)谍咆，低功率節(jié)點(diǎn)可以以該設(shè)備認(rèn)為合理的頻率來安排其使用射頻接收來消息禾锤，但重要的是，頻率遠(yuǎn)低于必須“聽”的頻率摹察，以防萬一發(fā)送給它的罕見事件發(fā)生恩掷。

朋友們（Friends）為低功耗節(jié)點(diǎn)做了繁重的工作。它們?yōu)榈凸β使?jié)點(diǎn)存儲(chǔ)消息供嚎，并在低功率節(jié)點(diǎn)明確要求時(shí)提供這些消息黄娘， 并按照他們控制的時(shí)間表運(yùn)行，從而可以最有效地利用射頻克滴。

特色資源

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò) - 開發(fā)人員簡(jiǎn)介

下載此綜合技術(shù)概述逼争，以了解有關(guān)重要概念和術(shù)語，系統(tǒng)架構(gòu)和安全機(jī)制的更多信息劝赔，以及藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)背后的獨(dú)特消息發(fā)布和傳輸技術(shù)誓焦。

下載概述

市場(chǎng)上的藍(lán)牙設(shè)備支持

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)可能是新的，但藍(lán)牙低功耗（LE）不是着帽。那么市場(chǎng)上已有數(shù)十億設(shè)備呢杂伟？智能手機(jī)和平板電腦怎么樣？他們有可能訪問藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)嗎启摄？

令人高興的是稿壁，答案是肯定的。

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)指定被稱為 代理節(jié)點(diǎn)（Proxy Node） 的設(shè)備角色 歉备。代理節(jié)點(diǎn)包括具有兩個(gè)GATT特性的標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙低功耗GATT服務(wù)傅是。這些特性稱為Mesh代理數(shù)據(jù)輸入和Mesh代理數(shù)據(jù)輸出。諸如智能手機(jī)之類的藍(lán)牙LE設(shè)備可以使用這些特性來向Mesh網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)以及從Mesh網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)蕾羊。

Mesh規(guī)范定義了一種稱為 代理協(xié)議（Proxy Protocol） 的協(xié)議喧笔，并且通過由代理節(jié)點(diǎn)提供的兩個(gè)GATT特性交換的數(shù)據(jù)由代理協(xié)議PDU組成。

我們將在本系列后面的文章中專門介紹代理節(jié)點(diǎn)的角色龟再。

安全

安全是藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的核心书闸，其使用是強(qiáng)制性的。

每個(gè)數(shù)據(jù)包都經(jīng)過加密和認(rèn)證利凑。通過明智地使用序列號(hào)來防止重放攻擊浆劲。在重要的程序中，中間人攻擊通過使用不對(duì)稱加密來保護(hù)哀澈。提供了針對(duì)利用廢棄設(shè)備的垃圾桶攻擊的防護(hù)牌借。必要時(shí)會(huì)刷新安全密鑰。

“分離關(guān)注（Separation of Concerns）”是藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)安全中體現(xiàn)出來的一個(gè)重要原則割按。網(wǎng)絡(luò)的安全性和個(gè)人應(yīng)用的安全性膨报，如照明，供暖或物理建筑安全是彼此獨(dú)立的。不同的安全密鑰用于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)層操作现柠，如中繼或保護(hù)消息的應(yīng)用特定內(nèi)容院领。例如，這樣做的結(jié)果是够吩，燈泡可以完全訪問由燈開關(guān)傳輸?shù)南⒅械臄?shù)據(jù)比然，因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤膽?yīng)用程序密鑰。但是周循，雖然同一個(gè)燈泡能夠?qū)碜运{(lán)牙物理訪問令牌的消息轉(zhuǎn)發(fā)到前門的鎖谈秫，但它無法看到這些消息的應(yīng)用層內(nèi)容。

我們將在本系列的后面詳細(xì)探討安全性鱼鼓。我們還將密切關(guān)注稱為“ 配置（provisioning） ” 的安全過程 ，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備成為藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的成員该编，設(shè)備如何從網(wǎng)絡(luò)中安全地移除以及安全密鑰在需要時(shí)如何刷新迄本。

堆棧（The Stack）

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)引入了一種新的協(xié)議棧，如上所述课竣，該協(xié)議棧位于藍(lán)牙低能量之上嘉赎。圖4描繪了堆棧的各個(gè)層次。

該規(guī)范是徹底了解各層職責(zé)的最佳地點(diǎn)于樟。簡(jiǎn)而言之公条，為了給你一個(gè) 關(guān)于堆棧如何工作 的 感受，堆棧的各層負(fù)責(zé)以下關(guān)鍵功能：

承載層（bearer layer） ：承載層（bearer layer）定義了如何使用底層 LE棧 傳送PDU 迂曲。目前靶橱，定義了兩個(gè)承擔(dān)者，即廣告承載者和GATT承載者路捧。

網(wǎng)絡(luò)層（network layer） ：網(wǎng)絡(luò)層定義各種消息地址類型和網(wǎng)絡(luò)消息格式关霸。中繼和代理 行為由網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)。

下層傳輸層（lower transport layer） ：如果需要杰扫，下層傳輸層處理PDU的分段和重組队寇。

上層傳輸層（upper transport layer） ：負(fù)責(zé)傳入和傳出接入層的應(yīng)用數(shù)據(jù)的加密，解密和認(rèn)證章姓。它還負(fù)責(zé)稱為傳輸控制消息的特殊消息佳遣。這些包括與“友誼（friendship）”關(guān)系有關(guān)的心跳和消息。

接入層（access layer） ：負(fù)責(zé)應(yīng)用數(shù)據(jù)的格式凡伊，定義和控制在上層傳輸層中執(zhí)行的加密和解密過程零渐，并驗(yàn)證從它接收到的數(shù)據(jù)適用于正確的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用，然后再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到堆棧窗声。

基礎(chǔ)模型（foundation models） ：基礎(chǔ)模型層負(fù)責(zé)實(shí)施與Mesh網(wǎng)絡(luò)的配置和管理相關(guān)的模型相恃。

模型（models） ：模型層關(guān)注模型的實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)現(xiàn)行為，消息拦耐，狀態(tài)等耕腾。

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的未來

我們預(yù)計(jì)藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)將在廣泛的行業(yè)部門和應(yīng)用中得到采用。但首先杀糯，我們預(yù)計(jì)它將被應(yīng)用于建筑自動(dòng)化扫俺，商業(yè)照明和傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。商業(yè)照明是藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特別令人興奮的應(yīng)用固翰。想想看狼纬。使用正確的固件，照明系統(tǒng)可以提供的不僅僅是無線燈光控制骂际。它可以成為建筑物內(nèi)各種藍(lán)牙服務(wù)的平臺(tái)疗琉，如資產(chǎn)跟蹤和定位！

結(jié)論

這是介紹 藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò) 的系列文章中的第一篇也是最后一篇 歉铝。我希望它能激起你的胃口盈简。在接下來的部分中，我們將介紹一些正式使用的術(shù)語和概念太示。