藍(lán)牙m(xù)esh：為多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用提供安全可靠的連接方式

低功耗藍(lán)牙自推出以來(lái)受到市場(chǎng)的廣泛青睞，智能手機(jī)、智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)、共享單車(chē)等產(chǎn)品幾乎全面覆蓋。因?yàn)樗{(lán)牙發(fā)射功率比較低，而且與手機(jī)能實(shí)現(xiàn)良好的互聯(lián)互通，藍(lán)牙聯(lián)盟成員又在低功耗藍(lán)牙的基礎(chǔ)上推出了 Beacon，滿足一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的需求，市場(chǎng)前景被看好。針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)市面上已經(jīng)有了行之有效的解決方案，那么如何實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接？為此，藍(lán)牙聯(lián)盟推出了藍(lán)牙（Bluetooth）Mesh 網(wǎng)絡(luò)，它支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)設(shè)備通信，適用于物聯(lián)網(wǎng)解決方案的開(kāi)發(fā)人員及系統(tǒng)整合商。Mesh 網(wǎng)絡(luò)能夠讓多個(gè)、甚至成千上萬(wàn)個(gè)裝置在穩(wěn)定、安全的環(huán)境下進(jìn)行傳輸。

藍(lán)牙 mesh 可以廣泛應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和資產(chǎn)跟蹤等應(yīng)用。無(wú)論照明、供暖 / 制冷，還是安全防護(hù)等相關(guān)系統(tǒng)，在布設(shè)了藍(lán)牙 Mesh 網(wǎng)絡(luò)之后，樓宇內(nèi)的數(shù)十個(gè)、數(shù)百個(gè)或是上千個(gè)無(wú)線設(shè)備都可以可靠、安全的彼此通信，傳輸信息；許多工業(yè)領(lǐng)域的公司正在對(duì)現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行顯著的成本優(yōu)化和效率改進(jìn)，藍(lán)牙 Mesh 網(wǎng)絡(luò)旨在滿足工業(yè)領(lǐng)域嚴(yán)格的可靠性，可擴(kuò)展性和安全性要求；關(guān)于資產(chǎn)跟蹤，藍(lán)牙 Mesh 網(wǎng)絡(luò)提升了低功耗藍(lán)牙廣播范圍的限制，并為建立藍(lán)牙 Mesh 資產(chǎn)跟蹤解決方案的應(yīng)用提供了可能性。

七個(gè)關(guān)鍵詞闡明藍(lán)牙 mesh 的工作原理

藍(lán)牙 mesh 網(wǎng)絡(luò)是怎樣工作的？它的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在哪里？想必很多用戶最關(guān)心的就是這兩個(gè)問(wèn)題，藍(lán)牙聯(lián)盟亞太區(qū)技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)理任凱用七個(gè)關(guān)鍵詞對(duì)此進(jìn)行了解釋：

device（設(shè)備）和 node（節(jié)點(diǎn)）：當(dāng)用戶想跟蹤一個(gè)設(shè)備，可以將其設(shè)為節(jié)點(diǎn)。將設(shè)備變成節(jié)點(diǎn)的過(guò)程，需要 Provisioner 授權(quán)這個(gè)設(shè)備加入到 mesh 網(wǎng)絡(luò)中。為什么需要授權(quán)過(guò)程？因?yàn)?mesh 網(wǎng)絡(luò)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全性的要求非常高，在 mesh 運(yùn)行當(dāng)中需要進(jìn)行一系列的密鑰交互，上面的內(nèi)容會(huì)有兩層加密保護(hù)，所以必須先授權(quán)。

Element(元素)：藍(lán)牙 mesh 設(shè)備具有藍(lán)牙模塊，這個(gè)設(shè)備中可能包含多個(gè)部分，為了對(duì)每部分都實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，所以加入了 element 的概念，可以對(duì)藍(lán)牙模塊上不同的 element 進(jìn)行一個(gè)尋址。

Publish & Subscribe（訂閱和發(fā)布）：使用這一機(jī)制，用戶就可以在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中任意添加或者刪除設(shè)備，而不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行程序更新。

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Managed flooding（可控性的廣播機(jī)制） ：通過(guò)滿足一系列的條件來(lái)使得這個(gè)廣播信息在網(wǎng)絡(luò)中以節(jié)能、可控的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。

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低功耗：在藍(lán)牙 Mesh 網(wǎng)絡(luò)中還有一類節(jié)點(diǎn)是專門(mén)為低功耗節(jié)點(diǎn)服務(wù)的，其具有 Friend 特性，也可以稱為 Friend 節(jié)點(diǎn)。Friend 節(jié)點(diǎn)與低功耗節(jié)點(diǎn)可以建立 Friendship 關(guān)系。建立此種關(guān)系之后，F(xiàn)riend 節(jié)點(diǎn)可以暫存發(fā)往低功耗節(jié)點(diǎn)的信息，待低功耗節(jié)點(diǎn)退出休眠模式之后，再?gòu)?Friend 節(jié)點(diǎn)取回相關(guān)信息。在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)riend 節(jié)點(diǎn)可以是燈泡、機(jī)頂盒、路由器，這些設(shè)備都是通過(guò)市電供電的，對(duì)于功耗不是很敏感；低功耗節(jié)點(diǎn)可以是由電池供電的設(shè)備，如傳感器、門(mén)鎖等。

Proxy(代理)：藍(lán)牙 mesh 使用了廣播機(jī)制，市面上的移動(dòng)操作系統(tǒng)，如 IOS、安卓、linux、windows 還有黑莓等一系列都支持廣播機(jī)制，但是出于某種考慮，不是所有廣播數(shù)據(jù)包都開(kāi)放給開(kāi)發(fā)者，開(kāi)發(fā)者無(wú)法進(jìn)行修改，因此手機(jī)接入 mesh 網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要使用代理機(jī)制。

Security(安全性)：藍(lán)牙 mesh 網(wǎng)絡(luò)使用了非對(duì)稱加密和對(duì)稱加密兩種機(jī)制，還使用了帶外驗(yàn)證的方法，目的就是保證今后的應(yīng)用能夠?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)具有高安全性的方案。

存量設(shè)備經(jīng)過(guò)升級(jí)即可支持藍(lán)牙 mesh

藍(lán)牙通信幾乎關(guān)系到我們接觸的大部分電子產(chǎn)品，市場(chǎng)上已經(jīng)存在大量的藍(lán)牙設(shè)備，如低功耗藍(lán)牙手環(huán)、藍(lán)牙手表、共享單車(chē)等。用戶更關(guān)心的是，它們是否可以通過(guò)固件升級(jí)的方式支持藍(lán)牙 mesh？任凱表示，“藍(lán)牙 Mesh 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于低功耗藍(lán)牙之上并且與藍(lán)牙 4.0 及以上版本前向兼容， 因此市面上現(xiàn)有的低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品都可能通過(guò)固件升級(jí)（尤其以 OTA 為主）的方式升級(jí)為具有藍(lán)牙 Mesh 功能的產(chǎn)品，但是否具有升級(jí)的可能性，還需要考量多個(gè)因素，例如程序存儲(chǔ)器（ROM）的容量，內(nèi)存（RAM）的容量，是否具有 OTA 升級(jí)的功能，MCU 的處理能力是否滿足 Provisioning 對(duì)于非對(duì)稱加密的運(yùn)算需求等?！?/p>

受控廣播消除單點(diǎn)故障的斷網(wǎng)之憂

當(dāng)我們使用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳播數(shù)據(jù)時(shí)，某一處斷開(kāi)或者由于穿墻等原因信號(hào)無(wú)法繞開(kāi)，就面臨信號(hào)丟失的危險(xiǎn)，而 mesh 網(wǎng)絡(luò)是受控廣播。任凱指出，“對(duì)于 mesh 網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，任何單點(diǎn)設(shè)備的故障不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中其它節(jié)點(diǎn)通信受到影響。因?yàn)樗械男畔⒍际墙?jīng)過(guò)廣播的，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到了一個(gè)之前沒(méi)有經(jīng)過(guò)廣播的信息時(shí)，當(dāng)它滿足條件就可以被廣播出去，直到達(dá)目的地。此外，mesh 網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有基于一個(gè) central hub 的概念，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以任意的和其它的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，用戶用單播、主播都可以進(jìn)行通信。”

WiFi 也是一種應(yīng)用非常廣泛的無(wú)線傳播方式，而且功耗高，當(dāng) mesh 網(wǎng)絡(luò)遇到 WiFi 時(shí)會(huì)不會(huì)被淹沒(méi)？任凱解釋，“考慮到 2.4 頻段的一些特性，我們?cè)谡麄€(gè) 2.4 頻段上等分三份，會(huì)滿足各個(gè)廣播信道，當(dāng)遇到一個(gè)高功率的 WiFi 信號(hào)，我們還有其它一些廣播信道可以使用，同時(shí)當(dāng)中還加入了一些退避的機(jī)制來(lái)保證?！?/p>

推向市場(chǎng)之前，經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的壓力測(cè)試

一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)商用之前只有確保其穩(wěn)定性才能給用戶帶來(lái)價(jià)值，藍(lán)牙 mesh 的穩(wěn)定性如何保證？任凱強(qiáng)調(diào)，“我們的研發(fā)工作歷時(shí)兩年多，有超過(guò) 120 個(gè)會(huì)員組成，會(huì)員經(jīng)過(guò)積思廣益形成這一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)形成草案之后進(jìn)行了一系列的 IOP，即互聯(lián)互通的測(cè)試。這兩年中，我們進(jìn)行了大大小小 15 場(chǎng) IOP 測(cè)試，包括一項(xiàng) 1400 以上的測(cè)試已經(jīng)通過(guò)。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟從 1998 年成立到現(xiàn)在 20 年來(lái)，對(duì)于不同的工作組，從技術(shù)文本到技術(shù)推出有一連串非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊粋€(gè)驗(yàn)證的過(guò)程，測(cè)試完成后才會(huì)把它推向市場(chǎng)?！?/p>

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