[智能技术] 蓝牙mesh协议

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[LV.Master]

发表于 2018-3-9 16:24:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

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厂商蓝牙Mesh技术的到来,让不少智能家居厂商看到新的市场和希望,这其中不仅是它在智能家居的应用,更有它在Bluetooth Smart所涉及的所有垂直应用领域的潜力。那什么是mesh网络呢?蓝牙 Mesh又是怎么回事?它会一统物联网协议吗?下面为大家详细分析一下。
  Mesh网络的定义
  它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术,由mesh routers(路由器)和mesh clients(客户端)组成,其中mesh routers构成骨干网络,并和有线的 internet网相连接,负责为mesh clients提供多跳的无线internet连接, 因此也称为“多跳 (multi-hop)”网络。直白一点,就是这个 mesh网络只需要在路由器那里分出各种终端设备,然后通过这些设备与设备之间进行组网,实现互联。从传统的智能家居互联互通的定义上来讲,有一个很大的好处,即不需要将所以的设备都通过网关连到一起,终端设备均可以成为网关,网关同时也能当终端设备来使用。
  背景
  蓝牙 Mesh脱胎于CSR倡导的私有协议,CSR Mesh。蓝牙内部也出现了以Broadcom为代表的一些公司的私有Mesh等种种协议,其中包含了Nordic,Dialog等大公司,当然,这严重威胁着蓝牙终端间联网标准的统一。于是CSR无私地决定把自己的私有协议捐献给蓝牙SIG,希望能够平息物联网协议的纷争,因此,蓝牙SIG正基于CSR Mesh制定新的统一的蓝牙自联网标准。
  因此想了解蓝牙Mesh,我们先来谈谈CSR Mesh。
  什么是CSR Mesh?
  CSR Mesh于2014年2月由CSR公司推出的一款全新的Bluetooth Smart解决方案,也正是因为这项颠覆性的技术,CSR公司才被高通看上,并以25亿美元的身价被收购。
  CSR推出的Bluetooth® Smart解决方案— CSR Mesh
  这项技术主要是通过将蓝牙配置与控制协议整合到单一的芯片中,利用星型网络和中继技术,让每个网络可以连接超过65000个节点,网络和网络间也能实现互连,最终可对无数个搭配Bluetooth Smart的设备通过同一手机、平板电脑或PC进行互联或直接操控,从而构建整体家居自动化。
  通俗来讲,也就是:CSR Mesh采取的是一种广播技术,类似大海中的波涛,其节点和节点之间的距离是50米,芯片有中继功能可以将信号不断传输到更远,当控制信号到达第一波被控设备后,它们会将信号再次广播出去,传给第二波设备,然后是第三波。。。。。而这些设备采集到的温度、红外等信号也可以回传回来。这样的技术可以构建更加智能的家庭,例如基于回传的数据和云端的大数据,可以分析进入家庭的人员的身份,从而提供更为智能的服务,如灯光适宜的温度等等。当然,基于这样的网络还可以提供室内定位服务,也可以将其应用到工业、医疗等其他领域。更为重要的是,基于该协议的解决方案无需进行复杂安装、配对或使用如路由器一样的接入设备,从而保障卓越的用户体验。
  那么, CSR Mesh这项号称为家庭自动化而生的技术具备哪些优秀性能?
  优势一:在功耗上,CSR Mesh的功耗只有Zigbee的几十分之一。
  它可以通过节点与节点之间的信息传播,让信号在Mesh网络间不断地传输,以达到控制目标设备的功能,而无需传统意义上的网关,因此,我们可以利用手机或平板上的APP来进行控制,操作起来十分方便。
  CSR Mesh 技术的组成架构
  优势二:环环相扣的加密功能保障信息安全。
  在提及CSR Mesh技术在安全上的性能表现时,专业人士指出,在这样一个由CSR Mesh构成的家庭网络中,一切的数据都是使用AES算法进行加密,数据间的传输也会基于经典的嵌套式密钥交换&加密协议Diffee-Hellman-Merkle来运行。每当有新设备要接入组网时,需要凭借设备自身拥有的128位UUID(通用唯一识别码)以方便手机APP识别,随后还得通过64位代码的认证才能连上手机,认证通过了设备才可以获得唯一的组网密钥,以用于通信。
  举个例子,当我们要把一个智能灯泡接入家庭组网,首先得利用特定的手机APP进行灯泡的二维码扫描,经过识别与认证后,APP就会为其分配组网密钥,由此来操控它的各种功能,包括亮度调节,开关等等。
  智能灯泡加入CSR Mesh网络的流程
  即将到来的蓝牙Mesh有何特点?
  那么即将出台标准的蓝牙Mesh会有哪些优点呢?网上某些蓝牙Mesh支持者给出了以下七个理由:
  一、每年生产十几亿部的智能手机几乎全部搭载蓝牙4.0,如此庞大的体量摊销了蓝牙协议、蓝牙芯片的软硬件研发成本;另一方面,比Wi-Fi简单的蓝牙协议栈、比Wi-Fi低得多的带宽又降低了处理能力方面的要求。这两方面造就了蓝牙的低成本。
  二、适中的带宽、低发射功率和完备的休眠机制造就了蓝牙的超低功率,蓝牙4.0中BLE的出现,更是把待机功耗带到了微瓦级,而且启动快速,不像Wi-Fi,启动一次需要几百毫秒,空耗系统功耗。
  三、Wi-Fi在2.4GHz上只定义了14个频道, 而蓝牙4.0定义了79个频道,在中国式公寓楼这一普遍场景,智能家居联网必须有足够多的频道才能避免同频干扰。这一点上蓝牙完胜了Wi-Fi。ZigBee在2.4GHz、 868MHz和915MHz一共才定义了27个信道,远远不能胜任大面积家庭使用导致的同频干扰。
  为物联网而生的蓝牙 Mesh协议
  四、蓝牙自联网降低了覆盖距离的要求,而且节点越多,覆盖盲区越少。一般人家中5个以上蓝牙灯泡或开关,就可以形成全家无盲区覆盖。
  五、成本。蓝牙模块的成本平均大概只有其他协议的一半。当阿里巴巴祭出9.9元和19.9元物联网无线模块包邮大法的时候,9.9元就是蓝牙模块,19.9元是Wi-Fi模块,可见其中的成本差,也可看出蓝牙模块的成本之低,已经不到10元!
  六、蓝牙4.2的理论带宽上限24Mb,带宽可以传送短视频或图片。
  七、蓝牙4.2可以直接接入互联网,甚至预留了未来的互联网标准,IPV6。
  蓝牙Mesh的优势是如此明显,几乎可以认为智能家居领域的几个主要痛点一扫而空,同时短视频或图片传送,传送信息内容物理加密等又可以增加为新的消费痛点,比如说:
  用蓝牙门铃代替猫眼,用蓝牙冰箱监控器准确地告诉你冰箱的存货状况等,加上传统的设想如蓝牙门磁、蓝牙窗磁、蓝牙门锁、蓝牙照明、蓝牙窗帘、蓝牙太阳能监控、蓝牙开关、蓝牙煤气报警、蓝牙水表、蓝牙气表、蓝牙监控、蓝牙遥控器、蓝牙血压计、蓝牙血糖仪、蓝牙温度计、蓝牙体重计等等,再加上传统家电上的蓝牙,如电视机、空调、洗衣机、微波炉等等。现在智能手机的年销量接近20亿,想一想50倍的蓝牙终端数量,这是接近1000亿的年销量,几乎是天文数字。可以再造一个体量等同于智能手机的市场。有市场分析家认为蓝牙自联网,完全是一个可以改写物联网历史的协议。
  值得注意的是,目前蓝牙Mesh协议的关键技术正由CSR一手把持;对此,CSR也正积极与蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)的 Smart Mesh Study Group合作,希望尽快建立蓝牙Smart网状网络全球标准。据CSR表示,该公司将全力支持物联网发展,并与 Bluetooth SIG合作实现蓝牙Smart网状网络标准化,以确保所有相容装置的互通性,并预防出现阻碍延缓市场成长的分裂现象。
  即使同样采用ZigBee技术,可能都无法实现互联互通,目前,不同厂商的ZigBee设备之间可能只是实现了通话但是未能实现对话,就像讲A语言的人能听到会B语言者讲话却不知道对方到底在讲什么一样”。或许它不会颠覆智能家居,但是在应用层面,蓝牙的普及率最高,标准化水平也最高,基于蓝牙的Mesh技术最有可能成为互联互通的新技术。

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发表于 2018-6-21 17:55:56 | 显示全部楼层
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