藍(lán)牙技術(shù)是享譽(yù)全球的品牌之一，也是全世界應(yīng)用最為普遍的無(wú)線通信技術(shù)之一。從2000年到現(xiàn)在，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)十億臺(tái)設(shè)備。就2016年而言，制造商的藍(lán)牙設(shè)備出貨量更是超過(guò)30億臺(tái)。

藍(lán)牙的創(chuàng)新步伐從未停止。自面世以來(lái)，每一次改進(jìn)都系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)，緊跟市場(chǎng)需求，一直支持和鼓勵(lì)創(chuàng)新。

藍(lán)牙技術(shù)令人驚嘆的故事還在繼續(xù)著，藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)翻開(kāi)了最新篇章，150家藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟會(huì)員公司都參與了mesh的創(chuàng)建。

這是系列文章中的第一篇，將向您介紹藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)。我們從兩篇概述開(kāi)始, 后續(xù)篇章中將更詳細(xì)地探討技術(shù)的各個(gè)方面。

風(fēng)格 OR 特性

對(duì)藍(lán)牙技術(shù)感興趣的朋友一定有這樣的習(xí)慣：定期查看藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟采用的新版本。

通常，新版本為藍(lán)牙提供附加特性，或者以某種方式改進(jìn)現(xiàn)有功能。不管怎么說(shuō)，藍(lán)牙全新的“風(fēng)格”已經(jīng)面世；一款風(fēng)格出眾的藍(lán)牙技術(shù)變體，將以完全不同的方式利用無(wú)線電，并針對(duì)一系列廣泛的用例設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

藍(lán)牙基礎(chǔ)速率/ 增強(qiáng)資料速率（BR / EDR）是藍(lán)牙發(fā)布的第一款風(fēng)格，旨在替代纜線連接，很快就成為無(wú)線音頻市場(chǎng)的主宰，并推動(dòng)了新型計(jì)算機(jī)外設(shè)（如無(wú)線鼠標(biāo)和鍵盤(pán)）的發(fā)展。

藍(lán)牙基礎(chǔ)速率/ 增強(qiáng)資料速率（BR / EDR） 引發(fā)無(wú)線個(gè)人音頻變革

隨后登場(chǎng)的是低功耗藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy）。它經(jīng)過(guò)優(yōu)化，極大程度地減少了設(shè)備功耗，僅使用硬幣大小的電池就能實(shí)現(xiàn)無(wú)線操作和通信，運(yùn)行數(shù)年不在話下。

低功耗藍(lán)牙現(xiàn)已被廣泛采用。如今很難找到不支持低功耗藍(lán)牙的智能手機(jī)或平板電腦。健康、運(yùn)動(dòng)和健身器材，如運(yùn)動(dòng)追蹤設(shè)備、以及智能手表等可穿戴設(shè)備，都有賴于低功耗藍(lán)牙技術(shù)。這一款藍(lán)牙風(fēng)格可謂影響深遠(yuǎn)。

低功耗藍(lán)牙是推動(dòng)可穿戴設(shè)備發(fā)展的重要技術(shù)

“那么藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)是藍(lán)牙的全新風(fēng)格呢？還是新特性呢？”

其實(shí)兩者都不是。現(xiàn)在就讓我們來(lái)深入探討一下這項(xiàng)驚人的、全新的藍(lán)牙技術(shù)，同時(shí)了解mesh與藍(lán)牙其他形式之間的關(guān)系和自身工作原理。

三大重要技術(shù)

藍(lán)牙BR / EDR和低功耗藍(lán)牙是智能手機(jī)等設(shè)備上的常用技術(shù)，但是它們不會(huì)互相依賴對(duì)方的服務(wù)和功能。針對(duì)所有的意圖和目的，這兩款風(fēng)格的藍(lán)牙技術(shù)都能彼此獨(dú)立工作。事實(shí)上，雖然他們能在同一臺(tái)設(shè)備上很好地共存，但是使用藍(lán)牙BR / EDR的設(shè)備與低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間卻無(wú)法進(jìn)行通信。對(duì)于它們來(lái)說(shuō)，有彼此相伴固然開(kāi)心，但彼此之間卻沒(méi)有對(duì)話。

相比之下，藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)使用、并且依賴于低功耗藍(lán)牙。低功耗藍(lán)牙技術(shù)是藍(lán)牙m(xù)esh使用的無(wú)線通信協(xié)議棧。

“藍(lán)牙m(xù)esh并非無(wú)線通信技術(shù)，而是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。”

下圖顯示了藍(lán)牙BR / EDR、低功耗藍(lán)牙和藍(lán)牙m(xù)esh之間的關(guān)系。

藍(lán)牙m(xù)esh和低功耗藍(lán)牙之間的關(guān)系

關(guān)于拓?fù)?/p>

從最基本的層面來(lái)講，藍(lán)牙BR / EDR能夠?qū)崿F(xiàn)一臺(tái)設(shè)備到另一臺(tái)設(shè)備的連接和通信，建立“一對(duì)一”的關(guān)系，大多數(shù)人所熟悉的“配對(duì)”（pairing）一詞就是這個(gè)意思。一些設(shè)備能夠與其他設(shè)備建立多重“一對(duì)一”通信關(guān)系，并形成一種稱為“微微網(wǎng)”（piconet）的hub/spoke拓?fù)?。

藍(lán)牙BR / EDR和一對(duì)一拓?fù)?/p>

低功耗藍(lán)牙設(shè)備還能與其他設(shè)備形成“一對(duì)一”和hub/spoke關(guān)系，以無(wú)連接方式進(jìn)行工作，其廣播的數(shù)據(jù)，位于直接無(wú)線電傳輸圍內(nèi)的任何其他設(shè)備都可接收。這是“一對(duì)多”（1：m）的拓?fù)洌渲衜可以是一個(gè)非常大的數(shù)量！如果接收廣播的設(shè)備本身不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，那么廣播設(shè)備的無(wú)線電頻譜就僅僅是針對(duì)自己而言的，同時(shí)對(duì)于能夠接收和利用其廣播的其他設(shè)備數(shù)量沒(méi)有明確的限制。藍(lán)牙Beacon是這項(xiàng)功能的一個(gè)絕佳案例。

低功耗藍(lán)牙和廣播

藍(lán)牙m(xù)esh能讓我們建立無(wú)線設(shè)備之間的“多對(duì)多”（m:m）關(guān)系。此外，設(shè)備能夠?qū)?shù)據(jù)中繼到不在初始設(shè)備直接無(wú)線電覆蓋范圍內(nèi)的其他設(shè)備。這樣，mesh網(wǎng)絡(luò)就能夠跨越非常大的物理區(qū)域，并包含大量設(shè)備。

藍(lán)牙 mesh網(wǎng)絡(luò)和多對(duì)多拓?fù)?/p>

mesh網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)機(jī)

對(duì)于滿足日益普及的各種通信需求，mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能提供最佳的方式，因此藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，典型的應(yīng)用包括樓宇自動(dòng)化和傳感器網(wǎng)絡(luò)等。這些通信需求包括：

覆蓋面積廣

“直聯(lián)互通性”

監(jiān)測(cè)和控制大量設(shè)備的能力

經(jīng)優(yōu)化的、低功耗的

有效利用無(wú)線電資源，有可擴(kuò)展性

與當(dāng)前市場(chǎng)上的智能手機(jī)、平板電腦和個(gè)人電腦產(chǎn)品兼容

符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有政府級(jí)安全性

雖然還有其他支持mesh拓?fù)涞牡凸臒o(wú)線通信技術(shù)，但我們會(huì)員公司的很多反饋顯示，這些技術(shù)存在約束和限制，而且對(duì)于他們正在嘗試解決的各種問(wèn)題和希望創(chuàng)建的產(chǎn)品類型來(lái)說(shuō)，也并非最佳選擇。其他類似技術(shù)的問(wèn)題包括低數(shù)據(jù)傳輸速率、在mesh上中繼數(shù)據(jù)時(shí)的“跳數(shù)”限制、通常由無(wú)線電信道使用方式引起的可擴(kuò)展性限制、以及按步驟更改mesh網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備組成的過(guò)程中出現(xiàn)的困難和延遲。

通常來(lái)說(shuō)，其他mesh技術(shù)無(wú)法被標(biāo)準(zhǔn)智能手機(jī)、平板電腦和PC設(shè)備所支持，這是一個(gè)主要的限制因素。

創(chuàng)建符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、基于低功耗藍(lán)牙的mesh通信技術(shù)，就有可能滿足他們的要求，同時(shí)沒(méi)有相關(guān)的限制和約束。畢竟，互通性和能效是低功耗藍(lán)牙最突出的特性。

以消息為中心的通信

藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)使用發(fā)布/訂閱 (publish/subscribe)消息系統(tǒng)。

設(shè)備可以將消息發(fā)送至特定地址，這些地址的名稱和含義與用戶能夠理解的高級(jí)概念相對(duì)應(yīng)，如“花園燈”(Garden Lights)。這被稱為“發(fā)布”（publishing）。

設(shè)備經(jīng)配置后，可接收由其他設(shè)備發(fā)送到特定地址的消息。這被稱為“訂閱” (subscribing) 。

當(dāng)設(shè)備向特定地址發(fā)布消息時(shí)，訂閱該地址的所有其他設(shè)備將收到該地址的副本，對(duì)其進(jìn)行處理，并以某種方式作出回應(yīng)。

想象一下花園里安裝的一套戶外燈, 每盞燈都已經(jīng)過(guò)配置，以便其訂閱“花園燈”消息。現(xiàn)在，想像一個(gè)藍(lán)牙m(xù)esh電燈開(kāi)關(guān)向“花園燈”地址發(fā)送了“開(kāi)”的消息。沒(méi)錯(cuò)，花園里的所有燈都會(huì)收到“ON”消息，并做出開(kāi)燈的回應(yīng)。

就是這么簡(jiǎn)單！

消息和設(shè)備狀態(tài)

“狀態(tài)” (state) 是藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)關(guān)鍵概念。藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)設(shè)備都具有一組獨(dú)立的狀態(tài)值，表示設(shè)備的某些狀態(tài)。在花園燈的示例中，每盞燈都有一個(gè)狀態(tài)值，表示設(shè)備當(dāng)前是處于打開(kāi)或關(guān)閉狀態(tài)。通過(guò)發(fā)布一類在定義上意味著能夠回應(yīng)“開(kāi)”或“關(guān)”狀態(tài)值的消息，來(lái)改變狀態(tài)值，藍(lán)牙m(xù)esh電燈開(kāi)關(guān)就能對(duì)燈泡進(jìn)行控制。更改狀態(tài)值會(huì)修改設(shè)備本身的物理狀況，例如打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備。

消息、狀態(tài)、以及這些和其他概念相關(guān)的設(shè)備行為已被定義在規(guī)格中，稱為“模型”（modules）。模型由藍(lán)牙m(xù)esh設(shè)備實(shí)施。

在本系列的后續(xù)文章中，我們會(huì)繼續(xù)更加正式地討論設(shè)備、狀態(tài)、消息、狀態(tài)更改和模型。