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Bluetooth メッシュは BLE の真のイノベーションです, メッシュ対応の Zigbee および Thread テクノロジーと競合. これは基本的に相互接続されたノードによって可能になります。. これらのノードは、分散ネットワーク内のポイントとして機能します。, データを共有し、ネットワークの範囲と機能を拡張する. Bluetooth メッシュの初期の頃, この新しいメッシュ技術がどの程度大きく採用されるかについての期待がありました – BLE メッシュが開始された直後に作成された予測 2017. 多くのことが話題になりました ” BLEメッシュネットワーク” 数年以内に現実になる. そのポテンシャルにもかかわらず、, 他の BLE テクノロジーに見られるような爆発的な成長は経験していません.
Bluetoothメッシュ技術とは
Bluetooth メッシュは Bluetooth とメッシュ ネットワークを組み合わせたものです.
メッシュネットワーク, としても知られている “マルチホップネットワーク”, ネットワークトポロジです. メッシュネットワークの場合, データは任意のデバイスから他のすべてのデバイスに送信可能, 多対多の通信を実現する. たとえ1つのデバイスが故障したとしても, ネットワークは機能し続けます.
Bluetooth メッシュは Bluetooth Low Energy を使用します, Bluetoothが付属していたもの 4.0. に 2017, 公式Bluetoothメッシュ 1.0 解放された (今のところまだ最新です). BLE メッシュが新しい無線通信技術ではないことは明らかです。, しかし、ネットワーク技術. BLE を利用し、BLE に依存しています, その通信プロトコルスタックを使用します.
Bluetooth メッシュ ネットワークはマネージド フラッディングを使用します. デバイスは 1 対 1 で通信できます, 1対多, または多対多. 異なるネットワーク ノード間の通信に BLE プロトコルを使用する, 通信不感帯のないネットワークを形成します. これらすべてにより、従来の Bluetooth よりも遠くまでメッセージを送信できます。.
Bluetooth メッシュの仕組み
従来の 1 対 1 接続とは異なります, Bluetooth メッシュは、メッセージが宛先に到達するまでデバイスからデバイスへとホップできるネットワークを作成します。. 2 つのデバイス ノード間に 1 つ以上のルートが存在する場合があります. BLE メッシュは、近くのすべてのノードにメッセージをブロードキャストすることで機能します。, それからそれらを中継します. このプロセスは、メッセージが目的の宛先に到達するまで継続されます。(s).
この “管理された洪水” 一部のデバイスが直接通信範囲外にある場合や電源がオフになっている場合でも、メッセージが確実にターゲットに届くようにします。. デバイスは特定のアドレスにメッセージを発行できます, 他の人も購読して受信できます. このパブリッシュ/サブスクライブ パターンにより、効率的なグループ コミュニケーションが可能になります。.
の基本 Bluetoothメッシュ ネットワーキング
Bluetooth メッシュの仕組みを理解した後, このテクノロジーのいくつかの重要な専門用語と概念を理解することが重要です. それらのいくつかを分析してみましょう:
- ノード: Bluetooth デバイスが Bluetooth メッシュ ネットワークに参加するとき, それは “ノード。” ノードは BLE メッシュ ネットワークの参加者です.
- 要素: 各ノードは 1 つ以上のノードで構成されます。 “要素。” 要素はノード内の機能単位のようなものです. すべてのノードには少なくとも 1 つの要素があります, ただし、さまざまな機能を実行する場合は、複数の要素を含めることができます。.
- モデル: 要素に含まれるもの “モデル,” ノードの特定の動作またはサービスを定義します. モデルには一意の ID 番号があり、ノードが実行できる内容が決まります。. Bluetooth SIG によって定義された標準モデルがあり、多くの一般的なシナリオをカバーしています。.
- メッセージ: ノード間でメッセージが送信される場合, 一致する要素とモデルに基づいてフィルタリングされます.
- 住所: アドレスはメッセージの送信元と宛先を識別するために使用されます。.
ノードの種類:
Bluetooth メッシュ ネットワーク内, ノードにはいくつかの種類があります, それぞれに特定の役割があります:
- リレーノード: メッセージは、発行ノードの直接の無線範囲内のノードに送信されます。. として機能するノードがいくつかあります “リレー”. リレーはメッセージを再送信して、さらに遠くまでメッセージを送信できるようにします, いくつかの “ホップ”.
- フレンドノードと低電力ノード: LPN は電力制限が厳しい. メッセージを受信するために高いデューティ サイクルを維持しないようにするため, LPNは友人と提携しています. フレンド・ノードはLPNへのメッセージを保存し、LPNが時々ポーリングするときにメッセージを転送します。.
- プロキシノード: BluetoothLowEnergyデバイス, スマートフォンなどの, プロキシ ノードを介してメッシュ ネットワークに接続できます.
より基本的な概念を知るには, を参照できます Bluetooth メッシュ用語集.
BLE メッシュ システム アーキテクチャ
BLE メッシュ プロトコル アーキテクチャは 7 つの層で構成されています, すでによく知っている BLE コア仕様に基づいて構築されています. しかしながら, 高度な上位層機能を追加して、相互接続されたデバイスのネットワークを作成します. BLE メッシュは、BLE プロトコル スタックの可用性に依存します。.
下から上へ, レイヤーは次のとおりです:
- ベアラー層
- ネットワーク層
- 下位トランスポート層
- 上位トランスポート層
- アクセス層
- モデルレイヤー
- アプリケーション層
ベアラー層は、基礎となる BLE プロトコル スタックを使用してメッセージを送受信する方法を定義します。. 2つの方法をサポートしています: 広告主 (PB-ADV) およびGATTベアラー (PB-ガット). いくつかの中間層が重要なタスクを処理します. これには、データの暗号化と復号化が含まれます。, ネットワーク構成の管理, メッセージの分割と再構成, 等. これらの層により、メッセージが意図した宛先に確実に到達します。, 複数のデバイスを横断する必要がある場合でも.
モデル層は、標準化された典型的なユーザー シナリオを定義します。, 照明の制御やセンサーの読み取りなど. アプリケーション層, 一番上に位置する, これらのモデルを、エンドユーザーが対話できる便利なアプリケーションに編成します。.
BLE メッシュ ネットワークの利点と制限
BLE メッシュはスマート接続の要求を満たします – 大規模な, 低電力, フレキシブル, そして安全な. しかしながら, それは万能の解決策ではなく、, あらゆるテクノロジーと同じように, 長所と短所があります.
BLE メッシュ ネットワークの利点
- 低消費電力: BLEメッシュ, 他のBLEシステムと同様に, 低消費電力を特徴とします. したがって, メッシュ ネットワークは、エネルギーを節約しながら広いエリアをカバーする場合にうまく機能します。.
- ネットワークの復元力: Bluetooth メッシュ ネットワーク内, デバイスノードは大きな影響を与えることなく切断可能. 1 つのデバイスがドロップアウトした場合, 最初のノードはデータをブロードキャストし続けます. 受信者は少し遅れてパケットを受信します.
- 柔軟性と自己再構成: メッシュ ネットワークは自動的に再構成されます. この柔軟性は、速度の保証や遅延の短縮よりも重要な場合があります。.
- ノードモビリティ: BLE メッシュ ネットワーク内, ノードは、構造を中断したり、転送中にデータを失うことなく、位置を変更できます。. データが宛先に到達できないのは、ノードが受信機の範囲外に移動した場合のみです。.
- 互換性: BLE メッシュ ノードは Bluetooth 4.x デバイスと 5.x デバイスの両方と通信できます. Bluetooth 4.x デバイスはメッセージを受信できますが、ネットワークの完全なノードになることはできません.
- ビーコンの統合: BLE メッシュは Bluetooth ビーコンと密接に連携します. ビーコンは屋内屋外測位で使用可能, センサーネットワーク, およびその他のアプリケーション.
制限事項 BLEメッシュネットワーキングの
- 低いデータスループット: Bluetooth メッシュにはデータ転送速度が制限されています. くらいに限定されます 1 メガビット/秒, あるいはそれ以下. これは、より高速なデータ転送が必要なアプリケーションには適していないことを意味します.
- 高い遅延: Bluetooth メッシュの用途 “管理された洪水”, したがって、メッセージはネットワーク内のすべてのデバイスに送信されます. メッセージが全員に届き、返信が返されるまでに長い時間がかかる場合があります. ノードが多いほど, 応答時間が長くなる可能性がある.
- 消費電力: Bluetooth は他のテクノロジーに比べて消費電力が少ないとよく考えられていますが、, これはメッシュ ネットワークでは必ずしも当てはまらない. メッシュの中, たくさんのデバイスがあります. より多くのタスクを実行するデバイスはより多くのバッテリー電力を消費します. これは、常にメッセージをリッスンして他のデバイスに送信する必要があるためです。.
- 複雑なネットワーク管理: Bluetooth メッシュ ネットワークのセットアップと管理は複雑であり、広範な専門知識が必要です.
ブルートゥース メートルイーシュvs Oそれから t技術
BLEメッシュとは別に, その他の一般的なメッシュ ネットワーク テクノロジには、Zigbee や Thread などがあります。. これらのテクノロジーは、BLE メッシュ ネットワーキングと多くの類似点を共有しています。.
糸, で紹介された 2014, IoT 用の IPv6 ベースのメッシュ ネットワーキング プロトコルです. までサポートします 32 ネットワークごとのルーターと 511 ルーターごとのデバイス, 高密度メッシュネットに適しています. IPアドレス指定可能なソリューションとして, Thread は IPv6 ベースのアプリと簡単に統合し、ローカル IoT システムに高いデータ レートを提供します.
Zigbee ははるか以前に登場しました 1998 そして、で標準化されました 2003. 低電力です, 低帯域幅のワイヤレス ネットワーク. 人気のあるアプリケーションにはホームオートメーションが含まれます, 医療機器, および産業用途. それは 250 Kbps 最大レート、さまざまな周波数と電力範囲をサポート. Zigbee は多くの場合ゲートウェイを必要とします, そのため、家電製品の統合に組み込まれることはほとんどありません.
スレッド間の主な違い, Zigbee, と Bluetooth メッシュ:
- プロトコルベース: BLE メッシュはインターネット プロトコルの代わりに Bluetooth を使用します, 一方、Thread と Zigbee は IP ベースです.
- 周波数帯域: BLE メッシュは次の環境で動作します。 2.4 GHz帯域. Zigbeeが使えるのは 2.4 GHz, 915 MHz, または 868 地域に応じたMHz帯域. スレッドは、 2.4 GHz帯域.
- メッセージングアプローチ: BLE メッシュはマネージド フラッド メッセージングを使用します, 一方、Zigbee と Thread はルーティング メカニズムを使用します。.
- RAMの使用量: Zigbee および Thread デバイスでは、ルーティング テーブルを保存するためにより多くの RAM が必要です.
- ネットワーク密度: BLE メッシュは、フラッディング アプローチにより、低密度メッシュネットでより適切に機能します。. Zigbee と Thread は高密度ネットワークに適しています.
- 最大デバイスサポート: スレッドは最大でサポートできます 511 ルーターごとのデバイス, 最大で 32 ネットワークごとのルーター数. Zigbee は理論的には以下をサポートできます 65,000 単一ネットワーク内のノード. BLE メッシュは以上をサポートできます 32,000 ノード.
Bluetooth メッシュ デバイスを使用する理由
新しいテクノロジーの導入は困難な場合があります. この Bluetooth メッシュ ガイドがいくつかのアイデアを提供することを願っています。. モコスマートにて, 私たちは単なるサプライヤーではありません; 私たちは Bluetooth テクノロジーのパイオニアです. 当社の Bluetooth IoT デバイス製品群には Bluetooth ビーコンが含まれます, アンカー, ゲートウェイ, およびセンサー.
IoTデバイスのオリジナルメーカーとして, 当社は、Bluetooth メッシュのあらゆるニーズに対応する最高品質で信頼性の高いデバイスを提供します。. BLE メッシュ ソリューションの導入を検討している場合、または BLE メッシュ製品をお探しの場合, お気軽にお問い合わせください.
Bluetooth メッシュに関するよくある質問
Bluetooth メッシュ ネットワークは何台のデバイスをサポートできますか?
単一の Bluetooth メッシュ ネットワークは最大でサポートできます。 32,767 デバイス.
Bluetooth メッシュ ネットワークは非メッシュ Bluetooth デバイスと対話できますか?
はい, プロキシノード経由, Bluetooth メッシュ ネットワークは通常の Bluetooth Low Energy デバイスと対話できます.
