Bluetooth Mesh es una verdadera innovación de BLE, compitiendo con tecnologías Zigbee y Thread con capacidad de malla. Esto es esencialmente posible gracias a nodos interconectados.. Estos nodos actúan como puntos en una red descentralizada., compartir datos y ampliar el alcance y las capacidades de la red. En los primeros días de Bluetooth Mesh, Hubo anticipaciones sobre cuán grande sería la adopción de esta nueva tecnología de malla. – proyecciones realizadas justo desde que se lanzó la malla BLE en 2017. muchos hablaron de ” Redes de malla BLE” hacerse realidad en unos pocos años. A pesar de su potencial, no ha experimentado el crecimiento explosivo observado en otras tecnologías BLE.
¿Qué es la tecnología de malla Bluetooth?
Bluetooth Mesh es Bluetooth combinado con redes de malla.
Red de malla, también conocido como “red de múltiples saltos”, es una topología de red. En una red de malla, Los datos pueden viajar desde cualquier dispositivo a todos los demás., Lograr una comunicación de muchos a muchos.. Incluso si un dispositivo falla, la red sigue funcionando.
Bluetooth Mesh utiliza Bluetooth de baja energía, que vino con Bluetooth 4.0. En 2017, la malla Bluetooth oficial 1.0 fue lanzado (sigue siendo lo último hasta ahora). Debe quedar claro que BLE mesh no es una nueva tecnología de comunicación inalámbrica, sino una tecnología de red. Utiliza y depende de BLE, y utiliza su pila de protocolos de comunicación.
Las redes de malla Bluetooth utilizan inundaciones gestionadas. Los dispositivos pueden hablar uno a uno, uno a muchos, o muchos a muchos. Utilizando el protocolo BLE para la comunicación entre diferentes nodos de red., forma una red sin zonas muertas de comunicación. Todos permiten que los mensajes viajen más lejos que el Bluetooth tradicional.
¿Cómo funciona la malla Bluetooth?
A diferencia de las conexiones tradicionales uno a uno, La malla Bluetooth crea una red donde los mensajes pueden saltar de un dispositivo a otro hasta llegar a su destino.. Pueden existir una o más rutas entre dos nodos de dispositivo. La malla BLE funciona transmitiendo mensajes a todos los nodos cercanos, que luego los transmite hacia adelante. Este proceso continúa hasta que el mensaje llega a su destino previsto.(s).
Esta “inundaciones gestionadas” garantiza que los mensajes lleguen a sus objetivos incluso si algunos dispositivos están fuera del alcance directo o apagados. Los dispositivos pueden publicar mensajes en direcciones específicas, y otros pueden suscribirse para recibirlos. Este patrón de publicación-suscripción permite una comunicación grupal eficiente.
Los fundamentos de Malla Bluetooth redes
Después de comprender cómo funciona la malla Bluetooth, Es importante comprender algunos términos y conceptos técnicos clave de esta tecnología.. Analicemos algunos de ellos:
- Nodos: Cuando un dispositivo Bluetooth se une a una red Bluetooth Mesh, se convierte en un “nodo.” El nodo participa en la red de malla BLE..
- Elementos: Cada nodo está compuesto por uno o más “elementos.” Un elemento es como una unidad funcional dentro del nodo.. Cada nodo tiene al menos un elemento., pero puede tener múltiples elementos si realiza varias funciones.
- Modelos: Los elementos contienen “modelos,” que definen comportamientos o servicios específicos del nodo. Los modelos tienen números de identificación únicos y determinan qué puede hacer un nodo. Existen modelos estándar definidos por Bluetooth SIG que cubren muchos escenarios comunes.
- Mensaje: Cuando se envían mensajes entre nodos, se filtran según elementos y modelos coincidentes.
- Direcciones: Las direcciones se utilizan para identificar el origen y el destino de los mensajes..
Tipos de nodos:
En una red de malla Bluetooth, Hay varios tipos de nodos., cada uno con roles específicos:
- Nodos de retransmisión: Los mensajes se envían a nodos en el alcance de radio directo del nodo de publicación.. Hay algunos nodos que funcionan como “relevos”. Los relés retransmiten mensajes para que puedan viajar más lejos, en una serie de “lúpulo”.
- Nodos amigos y nodos de bajo consumo: Las LPN tienen grandes limitaciones de energía. Para evitar mantener un ciclo de trabajo más alto para recibir mensajes, una LPN se asocia con un amigo. Los nodos amigos almacenan mensajes para sus LPN y los reenvían cuando el LPN sondea ocasionalmente..
- Nodos proxy: kB de RAM y 1 MB de flash se crearon desde cero centrándose en el bajo consumo de energía, como teléfonos inteligentes, puede conectarse a una red en malla a través de un nodo proxy.
Para conocer conceptos más fundamentales, puedes consultar el Glosario de malla Bluetooth.
La arquitectura del sistema de malla BLE
La arquitectura del protocolo BLE Mesh consta de siete capas, construido sobre la especificación central BLE con la que ya está familiarizado. sin embargo, Agrega una funcionalidad sofisticada de capa superior para crear una red de dispositivos interconectados.. La malla BLE depende de la disponibilidad de la pila de protocolos BLE.
De abajo hacia arriba, las capas son las siguientes:
- Capa portadora
- Capa de red
- Capa de transporte inferior
- Capa de transporte superior
- Capa de acceso
- Capa de modelo
- Capa de aplicación
La capa portadora define cómo se envían y reciben los mensajes utilizando la pila de protocolos BLE subyacente.. Admite dos métodos: Portador de publicidad (PB-ADV) y portador del GATT (PB-GATT). Varias capas intermedias se encargan de tareas críticas. Estos incluyen cifrar y descifrar datos., gestionar la configuración de red, y segmentación y reensamblaje de mensajes., etc.. Estas capas garantizan que los mensajes lleguen a sus destinos previstos., incluso si necesitan atravesar múltiples dispositivos.
La capa de modelo define escenarios de usuario típicos estandarizados., como controlar la iluminación o leer sensores. La capa de aplicación, posicionado en lo más alto, organiza estos modelos en aplicaciones útiles con las que los usuarios finales pueden interactuar.
Beneficios y limitaciones de las redes de malla BLE
La malla BLE satisface las demandas de conectividad inteligente – a gran escala, de baja potencia, flexible, y seguro. sin embargo, no es una solución única y, como cualquier tecnología, tiene sus fortalezas y debilidades.
Ventajas de las redes de malla BLE
- Bajo consumo de energía: malla BLE, como otros sistemas BLE, presenta bajo consumo de energía. Por lo tanto, una red de malla funciona bien cuando cubre áreas grandes y al mismo tiempo conserva energía.
- Resiliencia de la red: En una red de malla Bluetooth, Los nodos del dispositivo pueden desconectarse sin mayor impacto.. Si un dispositivo se cae, el nodo inicial seguirá transmitiendo los datos. El destinatario recibirá el paquete con un breve retraso..
- Flexibilidad y Auto-Reconfiguración: La red en malla se reconfigura. Esta flexibilidad es a veces más importante que la velocidad garantizada y los retrasos más cortos..
- Movilidad de nodos: En una red de malla BLE, Los nodos pueden cambiar su posición sin alterar la estructura ni perder datos en tránsito.. Los datos sólo no podrán llegar a su destino si los nodos se mueven fuera del alcance del receptor..
- Compatibilidad: Los nodos de malla BLE pueden comunicarse con dispositivos Bluetooth 4.x y 5.x. Los dispositivos Bluetooth 4.x pueden recibir mensajes pero no pueden convertirse en nodos completos de la red.
- Integración de baliza: La malla BLE funciona en estrecha colaboración con las balizas Bluetooth. Las balizas se pueden utilizar en posicionamiento interior y exterior., redes de sensores, y otras aplicaciones.
Limitaciones de redes de malla BLE
- Bajo rendimiento de datos: La malla Bluetooth tiene velocidades de transferencia de datos limitadas. Está limitado a aproximadamente 1 megabits por segundo, o incluso menos. Esto significa que no es adecuado para aplicaciones que necesitan una transferencia de datos más rápida..
- Alta latencia: Usos de la malla Bluetooth “inundaciones gestionadas”, para que los mensajes se envíen a todos los dispositivos de la red. Los mensajes pueden tardar mucho en llegar a todos y recibir respuestas.. Cuantos más nodos, mayor tiempo de respuesta podría tomar.
- El consumo de energía: Si bien a menudo se piensa que Bluetooth consume menos energía que otras tecnologías, Esto no siempre es cierto en una red en malla.. en una malla, hay muchos dispositivos. Los dispositivos que requieren más tareas consumen más batería. Esto se debe a que siempre deben estar escuchando mensajes y enviándolos a otros dispositivos..
- Gestión de redes complejas: Configurar y administrar una red de malla Bluetooth es complicado y requiere amplios conocimientos especializados..
Bluetooth metrocarne vs losallí ttecnologías
Aparte de la malla BLE, Otras tecnologías populares de redes de malla incluyen Zigbee y Thread.. Estas tecnologías comparten muchas similitudes con las redes de malla BLE.
Hilo, introducido en 2014, es un protocolo de red en malla basado en IPv6 para IoT. Soporta hasta 32 enrutadores por red y 511 dispositivos por enrutador, adecuado para redes de malla de alta densidad. Como solución direccionable IP, Thread se integra fácilmente con aplicaciones basadas en IPv6 y ofrece altas velocidades de datos para sistemas IoT locales.
Zigbee apareció mucho antes en 1998 y luego estandarizado en 2003. es de baja potencia, red inalámbrica de bajo ancho de banda. Las aplicaciones populares incluyen la automatización del hogar., dispositivos médicos, y aplicaciones industriales. tiene un 250 Velocidad máxima de Kbps y admite varias frecuencias y rangos de potencia. Zigbee a menudo requiere una puerta de enlace, por lo que rara vez se integra en la integración de la electrónica de consumo.
Principales diferencias entre Thread, Zigbee, y malla Bluetooth:
- Base de protocolo: BLE mesh usa Bluetooth en lugar del Protocolo de Internet, mientras que Thread y Zigbee están basados en IP.
- Bandas de frecuencia: La malla BLE opera en el 2.4 Banda de GHz. Zigbee puede utilizar 2.4 GHz, 915 megahercio, o 868 Bandas de MHz según la región. Thread también opera en el 2.4 Banda de GHz.
- Enfoque de mensajería: La malla BLE utiliza mensajes de inundación gestionados, mientras que Zigbee y Thread utilizan mecanismos de enrutamiento.
- Uso de RAM: Los dispositivos Zigbee y Thread requieren más RAM para almacenar tablas de enrutamiento.
- Densidad de la red: La malla BLE funciona mejor para redes de malla de baja densidad debido a su enfoque de inundación. Zigbee y Thread son más adecuados para redes de alta densidad.
- Soporte máximo para dispositivos: El hilo puede soportar hasta 511 dispositivos por enrutador, con un máximo de 32 enrutadores por red. En teoría, Zigbee puede soportar hasta 65,000 nodos en una sola red. La malla BLE puede soportar más 32,000 nodos.
Por qué utilizar nuestros dispositivos Bluetooth mesh
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Preguntas frecuentes sobre la malla Bluetooth
¿Cuántos dispositivos puede admitir una red Bluetooth Mesh??
Una única red Bluetooth Mesh puede admitir hasta 32,767 dispositivos.
¿Pueden las redes Bluetooth Mesh interactuar con dispositivos Bluetooth que no son Mesh??
si, a través de nodos proxy, Las redes Bluetooth Mesh pueden interactuar con dispositivos Bluetooth Low Energy normales.