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2023-03-03 403 网络
蓝牙Mesh网络基本概念之节点
来源：互联网
2023-03-03 11:17:12 414
蓝牙Mesh标准于今年7月18日推出，蓝牙Mesh从设计之初就严格遵循工业级的可靠性、可扩展性和安全性的要求，并且汇集了蓝牙技术的低功耗、支持手机pad直连、全球多厂商产品间互操作性、资产跟踪等特点。区别与传统印象中蓝牙通过连接、配对这种一对一的通讯方式，蓝牙Mesh是一种多对多的网状网络通讯机制。
蓝牙Mesh网络包括节点（Node）、元素（Element）、模型（Model）和状态（State），节点（Node）是已经启动配置（Provision）并成为Mesh网络中一员的设备，蓝牙mesh节点非常多样化，有助于在mesh网络中实现多重功能。本篇将为大家详细介绍蓝牙Mesh的节点。
工具/原料
- 蓝牙Mesh模块
定义
节点（Node）
想象一下由数千台设备组成的网络，每台设备均通过低功耗蓝牙（BLE）无线连接进行通信。蓝牙mesh网络中的这些设备被称为节点 (node) 。每个节点都能发送和接收消息。信息能够在节点之间被中继，从而让消息传输至比无线电波正常传输距离更远的位置。这样的节点网络可以被分布在制造工厂、办公楼、购物中心、商业园区以及更多环境中。蓝牙Mesh规范详细描述了四种“节点”，分别是“中继节点”、“低功耗节点”、“好友节点”和“代理节点”。
中继（Relay）节点：通过广播承载层接收并重新发送mesh消息、以构建更大规模网络的能力。代理（Proxy）节点：在GATT和广播承载层之间接收并重新发送mesh消息的能力。低功耗（Low-Power）节点：能够以明显较低的接收端占空比在mesh网络中运行。通过将无线电接收器启用时间最小化可实现节点功耗的降低，只有在绝对必要时才启动接收器。低功耗节点（LPN）通过与好友（friend）节点建立友谊（friendship）关系来实现这一点。好友（Friend）节点：通过存储发往LPN的消息，仅在LPN明确发出请求时才进行转发来帮助LPN运行的能力。
中继节点能够重新发送所接收到的数据包，并且通过这个机制，使数据包可以在整个网络上快速传播。中继机制的缺点是耗电量增加，这是由于它依赖于保持“醒着的”节点。虽然在mesh网络配置中低功耗蓝牙的功耗远低于其他竞争技术，但这样的运作模式单单依靠电池供电是无法持久的。对于智能照明等应用来说，这并不是缺点，因为灯具通过接入主干供电系统为LED供电，但这对于加入网络中的其它非主干系统供电设备，比如设备开关，则可能不适用。为了解决这个问题，蓝牙网络引入了“低功耗节点”(LPN)，可以使用电池或能源采集来供电。LPN与“好友节点”协同工作，好友节点通常是由主干系统供电，因而能够永远保持唤醒状态；这些设备会缓存发往LPN的信息。LPN根据预先设定的进程表切换至“接收”模式，接收缓存的信息，根据指令进行操作，然后快速度返回省电的“睡眠”状态。“代理节点”允许支持低功耗蓝牙但不支持蓝牙mesh的设备 (例如现在的智能手机)连接至蓝牙Mesh网络。通过节点和代理设备的通用属性配置文件(GATT) 接口实现交互。
应用
蓝牙Mesh是一个软件级的解决方案，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。所以它的产品化的速度相对蓝牙5会更快一些，由于蓝牙 Mesh 是在低功耗的基础之上开发出来的，与核心规格版本4.0及更高版本兼容。而功耗性也非常理想，具有极佳的省电功能。这点从蓝牙Mesh模块SKB369的参数上得到了很好的体现，SKB369不同模式下的功耗：传输模式：0.7mA；广播模式：0.21mA；空闲模式：2uA；休眠模式：0.2uA。
在智能楼宇领域，包括智能家居以及智能办公室，蓝牙Mesh将为最新的先进的楼宇控制和自动化系统提供工业级的连接，并用于照明、供暖、制冷以及安全，使家庭和办公室变得更加智能化。从最初的Mesh照明系统开始，还将扩展至占位传感器、环境传感器、无线温控系统和基于Mesh的停车场管理系统等，公司在用电、取暖等方面能够节约成本，工作环境也变得个性化，提高了个人的工作效率。
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