蓝牙网状网络技术的亮点

朗锐智科

蓝牙是当今最主要的低功耗无线技术之一，对无线设备用户和开发人员来说非常熟悉。在去年夏天之前，蓝牙网络类型仅限于两个设备之间的双向通信，信标或单个集线器以及几个只能与该集线器（星形网络）通信的卫星设备。虽然信标是用于兴趣点信息传递的一对多基于广播的技术——室内定位，资产跟踪和双向通信为蓝牙物联网的使用创造了许多可能性，但最新的蓝牙更新已发展为下一代网络架构。去年夏天，蓝牙低功耗（LE）标准进行了升级，可选择网状网作为新的网络拓扑。

蓝牙网格的关键是每个节点都能够充当网络中可行的运营商，并且还能够从网络中的其他节点中继消息。通过连接到互联网的一个或多个节点，蓝牙网状网络可以无缝地成为物联网（IoT）网络，该网络易于扩展且相对简单易于开发。

蓝牙网格闪耀的地方

在传统的星形网络中，每个卫星节点必须连接到中心节点。虽然适用于明确定义的静态和小型网络，但由于成本和设计方面的挑战，这种网络拓扑的局限性使得扩展，开发，移动和动态网络变得不可行。星型网络拓扑的另一个限制也是范围，因为每个卫星节点必须能够返回到中心节点以便星型网络运行。但是，对于网格，多跳通信允许范围内的任何可行节点将节点消息重新发送到所需节点的任何节点。这是蓝牙网络闪耀的地方，因为网状网络拓扑可以设计为扩展到大量数字 - 目前指定为32,000个节点并适应不断变化的网络条件。

蓝牙网状网络的可扩展性和可靠性

随着几乎每个行业都发生物联网革命，以前依赖硬线可靠性但遭遇强硬可扩展性问题的许多应用开始采用无线解决方案。这些应用受益于低功耗网状技术，因为与硬线和传统的点对点无线系统相比，此类系统的可扩展性是前所未有的。更重要的是，网格也不会受到困扰以前的点对点无线系统的可靠性问题的影响。

蓝牙网格中的可扩展性是开发人员的问题，使网状网络能够基于配置为与该网络一起运行的节点而增长。供应可以作为非常安全的多授权方法来完成，或者像用户选择推入虚拟智能手机按钮一样简单。因此，网格部署可以在一个大的单个安装中完成，或者可以在需要额外的网络覆盖，传感器密度或其他受益于附加节点的场景时添加节点。此外，通过通用属性配置文件（GATT），标准蓝牙LE设备可以通过代理节点与蓝牙LE网状网络通信，进一步允许网状网络根据需要进行扩展。

在点对点和强制线网络类型通常围绕单个集线器，并且每个连接到集线器和集线器基础设施的负债存在的情况下，网状网络拓扑可以利用网络中的每个节点作为潜在的通信链路， 或集线器（中继节点）。与星形网络相比，这可以实现自我修复和路由优化，从而提高网状网络的可靠性和效率。该功能被称为多路径传送，其中消息可以从一个节点发送并且由终端接收者通过网状网络的各种路径接收。

蓝牙网络互操作性和低功耗信标

互操作性是许多新标准和技术的主要关注点，因为它可能疏远或允许仍然可行的现有技术的部分过时。但是，对于蓝牙网格，蓝牙LE的先前版本（例如智能手机和平板电脑的版本）仍然可以通过GATT与蓝牙网格进行通信。代理节点只是蓝牙网格节点，已被批准连接到其他蓝牙LE设备，实现与蓝牙网格的双向通信。

蓝牙LE的一个显着增长的用例是信标。信标是指事件触发节点传输信息，其中可能包括传感器信息，位置或兴趣点信息。市场上有两个主要的灯塔标准：来自Apple的iBeacon和来自Google的EddyStone，每个都有个人利益和用例。现在，任何蓝牙网状节点都可以包含一个或两个信标标准，并且可以在作为蓝牙网格节点运行时变成虚拟蓝牙信标。这可以实现新的用例甚至商业模式，例如连接的室内照明供应商，现在开始提供新的服务，例如室内定位，资产跟踪和兴趣点信息传递。

星型网络需要集中式中心来运行，其中网状网络可以利用网络内的节点来中继消息以提高可扩展性。

蓝牙网开发者的好处

幸运的是，对于已经拥有成熟的蓝牙LE堆栈和部署的开发人员，蓝牙网络是对已建立的蓝牙LE协议的补充。使用供应商的蓝牙网格SDK，可以为给定的应用程序快速开发和优化网状网络，熟悉以前的蓝牙版本和SDK的开发人员可以轻松完成。此外，先前的技术可以通过GATT与新的蓝牙网格设备通信，这意味着只有需要网格功能的技术才需要网格开发。最后，就像许多蓝牙设备一样，用户设备设置和配置都可以通过智能手机/平板电脑和应用界面轻松实现。

蓝牙网和家庭自动化

智能灯泡，恒温器，通风口，运动传感器以及许多其他智能家居物联网应用越来越受欢迎。通常，这些家庭自动化设备使用各种不同的无线标准和技术，并且需要各种互连的集线器和整个家庭中的网络路由。蓝牙网络作为简化智能家居自动化过程的协议很有前景，它可以通过用户的智能手机或平板电脑轻松设置和配置设备的网状网络。

对用户的好处是连接设备的网状网络可以用于多路径中继消息，这同时增加了可靠性和网络覆盖。只需几个节点，蓝牙网就可以到达大型家庭的每个角落，并防止单个节点出现故障时服务中断。例如，如果家庭照明蓝牙网格中的一些节点连接到家庭网络，即使其中一个家庭网络连接的节点发生故障，来自其余网格的消息仍然可以达到用户的控制/报告设备。传统上，如果集线器发生故障，整个网络将无法使用。这可能完全是灯亮和熄灯之间的区别。

零售，智能建筑和仓库自动化应用中的蓝牙网

许多商业和工业环境都受益于物联网增强。其中一些应用包括资产跟踪，定位服务信标，高级照明控制，环境监控，病人监控和其他自动化功能。蓝牙网络能够做的是简化多功能网络的部署，该网络能够进行大规模扩展而无需修改网络的底层基础设施。鉴于许多无线通信技术需要复杂的开发或单独的网络来执行多种功能，这是相当强大的潜力。

例如，单个蓝牙网状网络可以支持零售商店仓库中的增强的客户信息和交互服务以及资产跟踪信标，同时支持资产跟踪和信标报告商店货架的状态。这样的集成系统可以超越简单的低货架库存报告，实际上可以用来自动将员工引导到仓库中物品的确切位置，然后回到货架或潜在客户的位置。在智能手机上发现的兴趣。

蓝牙网格也可用于低延迟场景。目前的Silicon Labs基准测试表明，蓝牙网状网解决方案可以实现每跳低于10毫秒的延迟，单个数据包有效负载最多可达11个字节的数据（测试数据已证明6跳往返延迟约为110毫秒，或55 -ms单向延迟）。当然，随着网络或有效载荷大小的增加，延迟也会增加。幸运的是，对于某些应用程序，网络大小对延迟的影响小于有效负载大小。这意味着可以使用功能节点和中继节点优化特定网络来减少网络延迟，同时保持覆盖范围和可靠性。Silicon Labs基准测试还表明，大型蓝牙网络可以很好地运行。

尽管蓝牙网络最近才出现了制造商提供的芯片组和SDK，并且可能会受益于该标准的未来增强，但蓝牙标准的网状网络将为家庭，商业和工业自动化提供许多独特的功能。这些优势包括蓝牙网格能够轻松开发和部署可扩展的网状网络，该网络非常可靠，可以轻松地用于执行多项任务。由于蓝牙网状网络可以由具有各种功能的节点组成，例如支持低功率节点的朋友节点和支持蓝牙网格和非网状蓝牙LE设备之间的相互通信的代理节点，因此该功能得到进一步增强。鉴于灵活性和易于开发，Silicon Labs EFR32BG蓝牙开发套件是开始构建您自己的BLE应用程序的最简单，最快捷的方式。该套件旨在加快评估时间，具有强大的EFR32 Blue Gecko模块。

kshuang

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