藍牙mesh網路讓您在無線設備之間得以建立多對多的通訊關係,並且可以讓設備將資料中繼到自身無線電傳輸範圍以外的其他設備。透過這種方式,藍牙mesh網路能夠跨越廣泛的實體區域,支援數十、數百乃至數千台設備。

mesh開發的目的

mesh拓撲提供了最佳的平台,能夠滿足從建築自動化到感測器網路等商業和工業應用領域日益普遍的通訊需求。因此,藍牙mesh致力於提供: ‧ 大面積覆蓋 ‧ 直接的互通性 ‧ 設備監控 ‧ 低功耗 ‧ 效率及可拓展性方面的優化 ‧ 與智慧型手機、平板電腦和PC的相容性 ‧ 業界標準、政府級的安全性

針對解決工業物聯網需要解決的挑戰,其他支援mesh拓撲的低功耗無線技術並非最優選擇。資料傳輸速率低、跳數有限、可擴展性的限制、以及缺少行動裝置支援等因素都阻礙了新物聯網解決方案的發展。基於低功耗(LE)藍牙堆疊創建的業界標準mesh技術使我們能夠滿足這些要求,且不受相關限制和約束。

訊息導向的通訊

藍牙mesh網路使用發佈/訂閱訊息系統,讓設備能夠將訊息發送到設備組,例如「工廠照明」。當設備向一組位址發佈訊息時,訂閱該位址的所有其他設備都會收到該訊息的副本,對其進行處理並作出回應。

可以想像一下,某工廠裡安裝了一套戶外照明系統。每台照明燈都配置為訂閱「工廠照明」訊息。當藍牙mesh照明開關向「工廠照明」位址發送「開啟」(ON)訊息時,工廠內所有照明燈都會接收到「開啟」(ON)這一訊息,並透過開啟照明以做出回應。

中繼

藍牙mesh網路讓設備能夠在廣範圍內相互通訊,也因此成為了商場、機場或辦公樓的理想選擇。這些設施中的牆壁和其他實體屏障可能會妨礙設備間的直接無線電通訊。為解決這一問題,藍牙mesh網路讓您能夠將一些設備指定為「中繼設備」。

中繼設備會對接收到的訊息進行重新傳輸,將其發送至原始訊息發佈設備的無線電範圍以外的設備。一則訊息可被多次中繼,最多可達127跳。

管理型網路泛洪

藍牙mesh網路中,訊息並非沿特定路徑傳輸,而是傳輸範圍內的所有設備都會收到訊息。那些充當中繼的設備會將訊息轉發給其傳輸範圍內的所有其他設備。

採用網路泛洪方式,不需要任何設備作為中央路由器。採用中央路由器時,如果它發生故障,就可能導致整個網路無法運行。特定通訊線路出現不可用的情況時,也可能對網路造成災難性的影響,這都可以透過泛洪的方式來避免。泛洪方式讓訊息能夠通過多條路徑得以傳輸,從而形成更加可靠的網路。

最佳化能源使用

藍牙mesh網路包括若干能夠最佳化單一設備和整體網路能源使用的措施。

所有資料封包可能都會限制訊息中繼時的跳數。每隔一段時間發送的一次心跳訊息,讓網路能夠瞭解其拓撲結構以及每台設備的跳數,這樣即可避免不必要的訊息中繼。同時,每台設備還包含一個訊息快取,因而可以確認之前是否已看到過該訊息,丟棄冗餘並避免不必要的訊息處理。

另外,功率受限的設備(例如電池供電的感測器)可被指定為低功耗節點。低功耗節點與指定為好友節點的一台或多台設備協同工作。好友節點作為低功耗節點的代表,不但可儲存訊息,而且能當低功耗節點需要時才將訊息傳送給它。這種與好友的協同工作方式能夠讓低功耗節點以對於設備來說合理的任何頻率來規劃無線電使用、接收訊息,並且可以是相對於一直收聽訊息的情況下要低得多的頻率。

安全性

安全性是藍牙mesh網路設計的核心,其使用是強制性的。每個資料封包都經過加密和驗證。透過正確使用序號可防止中繼攻擊。在重要的程式中,可透過使用非對稱性密碼來保護網路免受中間人攻擊(Man-in-the-Middle Attack)。而針對使用丟棄設備的垃圾桶攻擊(Trash Can Attack),可透過定期安全金鑰刷新來進行管理。

安全分級考量(Separation of Concerns)是藍牙mesh網路安全中體現出來的一個重要原則。網路的安全性與照明、供暖或實體建築安全等個人應用的安全性彼此獨立。不同的安全金鑰會分別用於保護網路層操作(例如中繼)或應用特定的訊息內容。例如,燈泡可存取由照明燈開關傳輸的資料,因為它們具有相同的應用程式金鑰。相同的燈泡可將來自存取權杖的訊息中繼到前門的鎖中,但是無法查看這些訊息的應用層內容。

藍牙mesh網路的未來

藍牙mesh網路是一種高效且用途明確的拓撲結構,它的出現旨在滿足物聯網的嚴苛要求。因此,我們希望看到它能夠被廣泛應用於各產業領域,尤其是商業照明,它是藍牙mesh非常振奮人心的應用之一,這種應用能夠讓您將照明打造為其它建築服務的無線平台,例如資產追蹤和定位等功能。