作者：Prakruti Patel，Shruti Garg

2019 年，低功耗藍牙市場估計為 47.746 億美元，預計 2020-2024 年的復合年增長率為 19.7%。這表明BLE在物聯網領域的其他無線通信協議中的普及正在迅速增長。直到 2017 年 7 月，BLE 能夠以有限的范圍覆蓋范圍進行一對一和一對多拓撲應用。隨著 2017 年 7 月網狀拓撲的加入，BLE 應用進一步擴展到需要各種高能效傳感器網絡的行業的多對多拓撲。

BLE網狀網絡如何工作？

將新設備添加到網狀網絡的過程稱為配置，幫助新設備連接到網狀網絡的設備稱為配置器。連接到網狀網絡的每個設備稱為一個節點。節點使用消息相互通信。管理洪水和非對稱結構技術用于控制網格流量并使其節能。

管理洪水

BLE 網格使用托管泛洪中繼方法將消息從源發送到目標節點。這反過來又優化了操作，以確保泛洪不會在網絡上產生大量流量。

心跳：每個節點定期發送檢測信號消息，以通知其他節點它處于活動狀態。它還可以幫助收件人節點計算將消息發送到心跳源節點所需的希望數。

TTL：每條消息都包含一個生存時間 （TTL） 值，該值限制消息可以在網絡中中繼的次數。每次接收并中繼消息時，TTL 值都會遞減 1。檢測信號消息可幫助源節點設置正確的 TTL 值。

消息緩存：每個節點為最近收到的消息維護一個消息緩存。每當節點收到消息時，它都會檢查本地緩存的中繼消息列表，并忽略是否已存在。

不對稱結構

網狀網絡由異構節點組成，考慮到其配置（如電源和處理能力），這些節點可能不支持或很少支持 4 個功能。

中繼：允許節點作為中間節點為其他人中繼消息，這有助于網狀網絡實現大覆蓋范圍和可靠性。

代理：允許節點作為中介，以實現網狀網絡與不具有網狀功能的 BLE 設備之間的通信。

低功耗：允許功耗敏感型節點始終跳過活動狀態，并按編程喚醒自身并在活動時間接收消息。

朋友：允許與低功耗節點建立友誼關系。低功耗節點的消息將發送到相關的 Friend 節點，該節點在低功耗節點處于睡眠狀態時存儲其消息。當低功耗節點變為活動狀態時，它會從相關的好友節點接收消息。

BLE網狀網絡如何在智能家居中工作？

讓我們假設一個帶有走廊和 3 個房間的智能家居， 這將有助于我們了解 BLE mesh 如何在不在該設備的 BLE 范圍內的情況下將消息發送到任何節點。每個房間至少有1個燈泡。客廳和臥室也配有恒溫器，用于控制溫度。

智能手機應用程序扮演配置器的角色，在單個網狀網絡中添加燈泡和恒溫器，通過交換消息來實現它們之間的通信。

要與恒溫器T2通信，最直接的方法是通過blub B1-B5傳遞消息并到達恒溫器T2。但是，這條最短的路徑可能會被家中的墻壁或其他金屬器具阻擋。在這種情況下，中繼節點 B2-B3-B4-B5 可以幫助智能手機應用程序到達恒溫器 T2。

智能手機應用程序用于與恒溫器T2通信，恒溫器不支持BLE網狀網絡，但支持BLE。因此，智能手機應用程序必須找到一個代理節點，該節點可以作為中介與網狀設備進行通信。燈泡B1是這里的代理節點，它從智能手機應用程序接收消息并將消息發布到整個網狀網絡。

走廊中的燈泡B3只是一個中繼節點，它在網絡中傳輸消息。燈泡 B4 和 B5 用作恒溫器 T1 和 T2 的好友節點，這些節點抽象為低功耗節點。

這是一個演示BLE網格在智能家居中的應用的簡單示例。但是，BLE網格使智能家居能夠提供高級家庭自動化功能，如組，場景，日程安排管理等等。

為什么支持 BLE 網狀網絡的解決方案更可取？

BLE網狀網絡提供了某些優勢，這使得它更可取：

全球互操作性：一個供應商開發的產品可與另一個供應商制造的產品無縫配合使用，無需額外工作

出色的向后兼容性：在代理概念的幫助下，BLE網狀網絡向后兼容所有不支持網狀協議的BLE設備。

成本效益：大多數智能手機都支持BLE 4.0 / 5.0。因此，支持 BLE Mesh 的解決方案可以輕松利用手機，而無需客戶購買額外的硬件設備

端到端安全性：在BLE網狀網絡中， 安全性是強制性的，不能關閉。它提供了從配置過程到處理消息的完整流程安全設計

功率效率：與其他網狀網絡技術相比，BLE Mesh使用低功耗藍牙和友誼概念，以保持功耗優化

審核編輯：郭婷