Qu'est-ce que Bluetooth Mesh et comment ça marche

Table des matières

Bluetooth Mesh est une véritable innovation du BLE, en concurrence avec les technologies Zigbee et Thread compatibles maillage. Ceci est essentiellement rendu possible par des nœuds interconnectés. Ces nœuds agissent comme des points dans un réseau décentralisé, partager des données et étendre la portée et les capacités du réseau. Aux débuts du Bluetooth Mesh, il y avait des anticipations sur l'ampleur de l'adoption de cette nouvelle technologie de maillage – projections réalisées juste depuis le lancement du maillage BLE en 2017. Beaucoup en ont parlé ” Réseaux maillés BLE” devenir une réalité d’ici quelques années. Malgré son potentiel, il n'a pas connu la croissance explosive observée dans les autres technologies BLE.

Qu'est-ce que la technologie maillée Bluetooth

Bluetooth Mesh est Bluetooth combiné à un réseau maillé.

Réseau maillé, aussi connu sous le nom “réseau multi-sauts”, est une topologie de réseau. Dans un réseau maillé, les données peuvent voyager de n’importe quel appareil vers tous les autres, parvenir à une communication plusieurs-à-plusieurs. Même si un appareil tombe en panne, le réseau continue de fonctionner.

Bluetooth Mesh utilise Bluetooth Low Energy, fourni avec Bluetooth 4.0. Dans 2017, le Bluetooth Mesh officiel 1.0 a été libéré (toujours le dernier à ce jour). Il doit être clair que le maillage BLE n'est pas une nouvelle technologie de communication sans fil., mais une technologie de réseau. Il utilise et s'appuie sur BLE, et utilise sa pile de protocoles de communication.

Les réseaux maillés Bluetooth utilisent l'inondation gérée. Les appareils peuvent communiquer en tête-à-tête, un à plusieurs, ou plusieurs à plusieurs. En utilisant le protocole BLE pour la communication entre différents nœuds du réseau, il forme un réseau sans zones mortes de communication. Tous permettent aux messages de voyager plus loin que le Bluetooth traditionnel.

Comment fonctionne le maillage Bluetooth

Contrairement aux connexions individuelles traditionnelles, Le maillage Bluetooth crée un réseau où les messages peuvent passer d'un appareil à l'autre jusqu'à atteindre leur destination.. Une ou plusieurs routes peuvent exister entre deux nœuds de périphérique. Le maillage BLE fonctionne en diffusant des messages à tous les nœuds proches, qui les relaye ensuite. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le message atteigne sa destination prévue(s).

Ce “inondation gérée” garantit que les messages atteignent leurs cibles même si certains appareils sont hors de portée directe ou éteints. Les appareils peuvent publier des messages à des adresses spécifiques, et les autres peuvent s'abonner pour les recevoir. Ce modèle de publication-abonnement permet une communication de groupe efficace.

Les bases de Maillage Bluetooth la mise en réseau

Après avoir compris le fonctionnement du maillage Bluetooth, il est important de comprendre certains termes et concepts techniques clés de cette technologie. Décomposons certains d'entre eux:

  • Nœuds: Lorsqu'un appareil Bluetooth rejoint un réseau Bluetooth Mesh, ça devient un “nœud.” Le nœud participe au réseau maillé BLE.
  • Éléments: Chaque nœud est composé d'un ou plusieurs “éléments.” Un élément est comme une unité fonctionnelle au sein du nœud. Chaque nœud a au moins un élément, mais il peut avoir plusieurs éléments s'il remplit diverses fonctions.
  • Des modèles: Les éléments contiennent “des modèles,” qui définissent des comportements ou des services spécifiques du nœud. Les modèles ont des numéros d'identification uniques et déterminent ce qu'un nœud peut faire. Il existe des modèles standards définis par le Bluetooth SIG qui couvrent de nombreux scénarios courants.
  • Message: Lorsque les messages sont envoyés entre les nœuds, ils sont filtrés en fonction des éléments et des modèles correspondants.
  • Adresses: Les adresses sont utilisées pour identifier la source et la destination des messages.

Types de nœuds:

Dans un réseau maillé Bluetooth, il existe plusieurs types de nœuds, chacun avec des rôles spécifiques:

  • Nœuds relais: Les messages sont envoyés aux nœuds à portée radio directe du nœud de publication. Certains nœuds fonctionnent comme “relais”. Les relais retransmettent les messages pour qu'ils puissent voyager plus loin, dans un certain nombre de “houblon”.
  • Nœuds amis et nœuds faible consommation: Les LPN sont très limités en puissance. Pour éviter de maintenir un cycle de service plus élevé pour la réception de messages, un LPN s'associe à un ami. Les nœuds amis stockent les messages pour leurs LPN et les transmettent lorsque le LPN interroge occasionnellement.
  • Nœuds proxy: Appareils Bluetooth basse consommation, comme les smartphones, peut se connecter à un réseau maillé via un nœud proxy.

Pour connaître des concepts plus fondamentaux, vous pouvez vous référer au Glossaire du maillage Bluetooth.

L'architecture du système maillé BLE

L'architecture du protocole BLE Mesh se compose de sept couches, construit sur la spécification de base BLE avec laquelle vous êtes déjà familier. toutefois, il ajoute des fonctionnalités sophistiquées de couche supérieure pour créer un réseau d'appareils interconnectés. Le maillage BLE repose sur la disponibilité de la pile de protocoles BLE.

De bas en haut, les couches sont les suivantes:

  1. Couche porteuse
  2. Couche réseau
  3. Couche de transport inférieure
  4. Couche de transport supérieure
  5. Couche d'accès
  6. Couche de modèle
  7. Couche d'application

La couche support définit la manière dont les messages sont envoyés et reçus à l'aide de la pile de protocoles BLE sous-jacente.. Il prend en charge deux méthodes: Porteur de publicité (PB-ADV) et porteur du GATT (PB-GATT). Plusieurs couches intermédiaires gèrent les tâches critiques. Ceux-ci incluent le cryptage et le déchiffrement des données, gestion de la configuration réseau, et la segmentation et le réassemblage des messages, etc. Ces couches garantissent que les messages atteignent leurs destinations prévues, même s'ils doivent traverser plusieurs appareils.

La couche modèle définit des scénarios utilisateur typiques standardisés, comme contrôler l'éclairage ou lire des capteurs. La couche application, positionné tout en haut, organise ces modèles en applications utiles avec lesquelles les utilisateurs finaux peuvent interagir.

Avantages et limites du réseau maillé BLE

Le maillage BLE répond aux exigences de connectivité intelligente – à grande échelle, batterie faible, souple, et sécurisé. toutefois, ce n'est pas une solution universelle et, comme toute technologie, a ses forces et ses faiblesses.

Avantages du réseau maillé BLE

  • Faible consommation d'énergie: Maille BLE, comme les autres systèmes BLE, présente une faible consommation d'énergie. Par conséquent, un réseau maillé fonctionne bien pour couvrir de grandes zones tout en économisant l'énergie.
  • Résilience du réseau: Dans un réseau maillé Bluetooth, les nœuds de périphériques peuvent se déconnecter sans impact majeur. Si un appareil tombe en panne, le nœud initial continuera à diffuser les données. Le destinataire recevra le paquet dans un bref délai.
  • Flexibilité et auto-reconfiguration: Le réseau maillé se reconfigure. Cette flexibilité est parfois plus importante que la rapidité garantie et les délais plus courts..
  • Mobilité des nœuds: Dans un réseau maillé BLE, les nœuds peuvent changer de position sans perturber la structure ni perdre de données en transit. Les données ne parviendront pas à atteindre leur destination si les nœuds se déplacent hors de portée du récepteur.
  • Compatibilité: Les nœuds maillés BLE peuvent communiquer avec les appareils Bluetooth 4.x et 5.x. Les appareils Bluetooth 4.x peuvent recevoir des messages mais ne peuvent pas devenir des nœuds à part entière du réseau.
  • Intégration de balise: Le maillage BLE fonctionne en étroite collaboration avec les balises Bluetooth. Les balises peuvent être utilisées pour le positionnement intérieur et extérieur, réseaux de capteurs, et d'autres applications.

Limites du réseau maillé BLE

  • Faible débit de données: Le maillage Bluetooth a des taux de transfert de données limités. C’est limité à environ 1 mégabit par seconde, ou encore moins. Cela signifie qu'il ne convient pas aux applications nécessitant un transfert de données plus rapide..
  • Latence élevée: Utilisations du maillage Bluetooth “inondation gérée”, afin que les messages soient envoyés à tous les appareils du réseau. Les messages peuvent mettre beaucoup de temps à parvenir à tout le monde et à obtenir des réponses.. Plus il y a de nœuds, plus le temps de réponse peut être long.
  • Consommation d'énergie: Alors que le Bluetooth est souvent considéré comme consommant moins d’énergie que les autres technologies, ce n'est pas toujours vrai dans un réseau maillé. Dans un maillage, il y a beaucoup d'appareils. Les appareils qui demandent plus de tâches consomment plus de batterie. En effet, ils doivent toujours écouter les messages et les envoyer à d'autres appareils..
  • Gestion de réseaux complexes: La configuration et la gestion d'un réseau maillé Bluetooth sont compliquées et nécessitent des connaissances spécialisées approfondies..

Bluetooth mchair contre lettechnologies

En dehors du maillage BLE, d'autres technologies de réseau maillé populaires incluent Zigbee et Thread. Ces technologies partagent de nombreuses similitudes avec les réseaux maillés BLE.

Fil, introduit dans 2014, est un protocole de réseau maillé basé sur IPv6 pour l'IoT. Il prend en charge jusqu'à 32 routeurs par réseau et 511 appareils par routeur, adapté aux filets à mailles haute densité. En tant que solution adressable IP, Thread s'intègre facilement aux applications basées sur IPv6 et offre des débits de données élevés pour les systèmes IoT locaux.

Zigbee est apparu bien plus tôt dans 1998 puis standardisé dans 2003. C'est un appareil de faible puissance, réseau sans fil à faible bande passante. Les applications populaires incluent la domotique, Équipement médical, et applications industrielles. Il a un 250 Débit maximum en Kbps et prend en charge diverses fréquences et plages de puissance. Zigbee nécessite souvent une passerelle, il est donc rarement intégré à l'intégration de l'électronique grand public.

Principales différences entre Thread, Zigbee, et maillage Bluetooth:

  • Base de protocole: Le maillage BLE utilise Bluetooth au lieu du protocole Internet, tandis que Thread et Zigbee sont basés sur IP.
  • Bandes de fréquence: Le maillage BLE fonctionne dans le 2.4 Bande GHz. Zigbee peut utiliser 2.4 GHz, 915 MHz, ou 868 Bandes MHz selon les régions. Thread opère également dans le 2.4 Bande GHz.
  • Approche de messagerie: Le maillage BLE utilise la messagerie d'inondation gérée, alors que Zigbee et Thread utilisent des mécanismes de routage.
  • Utilisation de la RAM: Les appareils Zigbee et Thread nécessitent plus de RAM pour stocker les tables de routage.
  • Densité du réseau: Le maillage BLE fonctionne mieux pour les réseaux maillés de faible densité en raison de son approche d'inondation. Zigbee et Thread sont plus adaptés aux réseaux haute densité.
  • Prise en charge maximale des appareils: Thread peut prendre en charge jusqu'à 511 appareils par routeur, avec un maximum de 32 routeurs par réseau. Zigbee peut théoriquement prendre en charge jusqu'à 65,000 nœuds dans un seul réseau. Le maillage BLE peut supporter plus de 32,000 nœuds.

Pourquoi utiliser nos appareils maillés Bluetooth

Adopter une nouvelle technologie peut être un défi. J'espère que ce guide du maillage Bluetooth pourra vous donner quelques idées. Chez MOKO SMART, nous ne sommes pas que des fournisseurs; nous sommes des pionniers de la technologie Bluetooth. Notre gamme d'appareils Bluetooth IoT comprend des balises Bluetooth, ancres, passerelles, et capteurs.

En tant que fabricant original d'appareils IoT, nous fournissons des appareils fiables et de qualité supérieure pour tous vos besoins en matière de maillage Bluetooth. Si vous envisagez de déployer une solution maillée BLE ou recherchez des produits maillé BLE, n'hésitez pas à nous contacter.

FAQ sur le maillage Bluetooth

Combien d’appareils un réseau Bluetooth Mesh peut-il prendre en charge?

Un seul réseau Bluetooth Mesh peut prendre en charge jusqu'à 32,767 dispositifs.

Les réseaux Bluetooth Mesh peuvent-ils interagir avec des appareils Bluetooth non maillés?

Oui, via des nœuds proxy, Les réseaux Bluetooth Mesh peuvent interagir avec les appareils Bluetooth Low Energy classiques.

Écrit par --
YK Huang
YK Huang
YK est un chef de produit chevronné chez R de MOKOSMART&Département D avec plus d'une décennie d'expérience dans le développement d'appareils intelligents. Il est certifié PMP et NPDP, ce qui ajoute à ses connaissances sur la façon de gérer des équipes interfonctionnelles.. Après avoir utilisé des informations basées sur les données pour lancer avec succès plus de 40 produits connectés. Avec une formation en électronique & Ingénierie, YK réussit bien à transformer des propositions de valeur techniques complexes en solutions IoT conviviales pour les applications grand public et industrielles..
YK Huang
YK Huang
YK est un chef de produit chevronné chez R de MOKOSMART&Département D avec plus d'une décennie d'expérience dans le développement d'appareils intelligents. Il est certifié PMP et NPDP, ce qui ajoute à ses connaissances sur la façon de gérer des équipes interfonctionnelles.. Après avoir utilisé des informations basées sur les données pour lancer avec succès plus de 40 produits connectés. Avec une formation en électronique & Ingénierie, YK réussit bien à transformer des propositions de valeur techniques complexes en solutions IoT conviviales pour les applications grand public et industrielles..
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