23
低功耗蓝牙自推出以来受到市场的广泛青睐，智能手机、智能手表、运动手环、共享单车等产品几乎全面覆盖。因为蓝牙发射功率比较低，而且与手机能实现良好的互联互通，蓝牙联盟成员又在低功耗蓝牙的基础上推出了 Beacon，满足一点对多点的需求，市场前景被看好。针对点对点、一点对多点市面上已经有了行之有效的解决方案，那么如何实现多点对多点的连接？为此，蓝牙联盟推出了蓝牙（Bluetooth）Mesh 网络，它支持多点对多点设备通信，适用于物联网解决方案的开发人员及系统整合商。Mesh 网络能够让多个、甚至成千上万个装置在稳定、安全的环境下进行传输。
蓝牙 mesh 可以广泛应用于楼宇自动化、无线传感网络和资产跟踪等应用。无论照明、供暖 / 制冷，还是安全防护等相关系统，在布设了蓝牙 Mesh 网络之后，楼宇内的数十个、数百个或是上千个无线设备都可以可靠、安全的彼此通信，传输信息；许多工业领域的公司正在对现有的无线传感器网络进行显着的成本优化和效率改进，蓝牙 Mesh 网络旨在满足工业领域严格的可靠性，可扩展性和安全性要求；关于资产跟踪，蓝牙 Mesh 网络提升了低功耗蓝牙广播范围的限制，并为建立蓝牙 Mesh 资产跟踪解决方案的应用提供了可能性。
七个关键词阐明蓝牙 mesh 的工作原理
蓝牙 mesh 网络是怎样工作的？它的技术优势在哪里？想必很多用户最关心的就是这两个问题，蓝牙联盟亚太区技术项目经理任凯用七个关键词对此进行了解释：
device（设备）和 node（节点）：当用户想跟踪一个设备，可以将其设为节点。将设备变成节点的过程，需要 Provisioner 授权这个设备加入到 mesh 网络中。为什么需要授权过程？因为 mesh 网络对于网络安全性的要求非常高，在 mesh 运行当中需要进行一系列的密钥交互，上面的内容会有两层加密保护，所以必须先授权。
Element(元素)：蓝牙 mesh 设备具有蓝牙模块，这个设备中可能包含多个部分，为了对每部分都实现独立控制，所以加入了 element 的概念，可以对蓝牙模块上不同的 element 进行一个寻址。
Publish & Subscribe（订阅和发布）：使用这一机制，用户就可以在整个网络当中任意添加或者删除设备，而不需要对网络当中的每一个设备进行程序更新。
Managed flooding（可控性的广播机制） ：通过满足一系列的条件来使得这个广播信息在网络中以节能、可控的方式进行数据的传递。
低功耗：在蓝牙 Mesh 网络中还有一类节点是专门为低功耗节点服务的，其具有 Friend 特性，也可以称为 Friend 节点。Friend 节点与低功耗节点可以建立 Friendship 关系。建立此种关系之后，Friend 节点可以暂存发往低功耗节点的信息，待低功耗节点退出休眠模式之后，再从 Friend 节点取回相关信息。在实际应用中，Friend 节点可以是灯泡、机顶盒、路由器，这些设备都是通过市电供电的，对于功耗不是很敏感；低功耗节点可以是由电池供电的设备，如传感器、门锁等。
Proxy(代理)：蓝牙 mesh 使用了广播机制，市面上的移动操作系统，如 IOS、安卓、linux、windows 还有黑莓等一系列都支持广播机制，但是出于某种考虑，不是所有广播数据包都开放给开发者，开发者无法进行修改，因此手机接入 mesh 网络时需要使用代理机制。
Security(安全性)：蓝牙 mesh 网络使用了非对称加密和对称加密两种机制，还使用了带外验证的方法，目的就是保证今后的应用能够为用户提供一个具有高安全性的方案。
存量设备经过升级即可支持蓝牙 mesh
蓝牙通信几乎关系到我们接触的大部分电子产品，市场上已经存在大量的蓝牙设备，如低功耗蓝牙手环、蓝牙手表、共享单车等。用户更关心的是，它们是否可以通过固件升级的方式支持蓝牙 mesh？任凯表示，“蓝牙 Mesh 网络运行于低功耗蓝牙之上并且与蓝牙 4.0 及以上版本前向兼容， 因此市面上现有的低功耗蓝牙产品都可能通过固件升级（尤其以 OTA 为主）的方式升级为具有蓝牙 Mesh 功能的产品，但是否具有升级的可能性，还需要考量多个因素，例如程序存储器（ROM）的容量，内存（RAM）的容量，是否具有 OTA 升级的功能，MCU 的处理能力是否满足 Provisioning 对于非对称加密的运算需求等。”
受控广播消除单点故障的断网之忧
当我们使用的无线网络传播数据时，某一处断开或者由于穿墙等原因信号无法绕开，就面临信号丢失的危险，而 mesh 网络是受控广播。任凯指出，“对于 mesh 网络来说，任何单点设备的故障不会导致网络当中其它节点通信受到影响。因为所有的信息都是经过广播的，任意一个节点收到了一个之前没有经过广播的信息时，当它满足条件就可以被广播出去，直到达目的地。此外，mesh 网络没有基于一个 central hub 的概念，网络当中的每一个节点都可以任意的和其它的节点进行通信，用户用单播、主播都可以进行通信。”
WiFi 也是一种应用非常广泛的无线传播方式，而且功耗高，当 mesh 网络遇到 WiFi 时会不会被淹没？任凯解释，“考虑到 2.4 频段的一些特性，我们在整个 2.4 频段上等分三份，会满足各个广播信道，当遇到一个高功率的 WiFi 信号，我们还有其它一些广播信道可以使用，同时当中还加入了一些退避的机制来保证。”
推向市场之前，经过了严格的压力测试
一项标准商用之前只有确保其稳定性才能给用户带来价值，蓝牙 mesh 的稳定性如何保证？任凯强调，“我们的研发工作历时两年多，有超过 120 个会员组成，会员经过积思广益形成这一标准，标准形成草案之后进行了一系列的 IOP，即互联互通的测试。这两年中，我们进行了大大小小 15 场 IOP 测试，包括一项 1400 以上的测试已经通过。蓝牙技术联盟从 1998 年成立到现在 20 年来，对于不同的工作组，从技术文本到技术推出有一连串非常严谨的一个验证的过程，测试完成后才会把它推向市场。”
与非网原创报道，未经允许，不得转载！
更多相关内容，请参照：与非网蓝牙技术联盟专区。
