Bluetooth Mesh — настоящая инновация BLE., конкурировать с технологиями Zigbee и Thread с поддержкой ячеистых сетей. По сути, это становится возможным благодаря взаимосвязанным узлам.. Эти узлы действуют как точки в децентрализованной сети., обмен данными и расширение охвата и возможностей сети. На заре Bluetooth Mesh, были ожидания относительно того, насколько широко будет принята эта новая технология сетки – прогнозы, сделанные сразу после запуска сетки BLE в 2017. Многие говорили о ” Ячеистые сети BLE” станет реальностью через несколько лет. Несмотря на свой потенциал, он не испытал такого взрывного роста, как другие технологии BLE..
Что такое ячеистая технология Bluetooth
Bluetooth Mesh — это Bluetooth в сочетании с ячеистой сетью..
Ячеистая сеть, также известный как “многоскачковая сеть”, это сетевая топология. В ячеистой сети, данные могут передаваться с любого устройства на все остальные, достижение связи «многие ко многим». Даже если одно устройство выйдет из строя, сеть продолжает работать.
Bluetooth Mesh использует Bluetooth Low Energy, который поставляется с Bluetooth 4.0. В 2017, официальная сетка Bluetooth 1.0 был выпущен (все еще последний на данный момент). Должно быть ясно, что сетка BLE не является новой технологией беспроводной связи., но сетевая технология. Он использует и полагается на BLE., и использует свой стек протоколов связи.
Ячеистые сети Bluetooth используют управляемую лавинную рассылку. Устройства могут общаться один на один, один ко многим, или многие ко многим. Используя протокол BLE для связи между различными сетевыми узлами., образует сеть без мертвых зон связи. Все они позволяют сообщениям передаваться дальше, чем традиционный Bluetooth..
Как работает сетка Bluetooth
В отличие от традиционных соединений «один к одному», Сетка Bluetooth создает сеть, в которой сообщения могут передаваться с устройства на устройство, пока не достигнут пункта назначения.. Между двумя узлами устройств может существовать один или несколько маршрутов.. Сетка BLE работает, передавая сообщения всем близлежащим узлам., которые затем передают их дальше. Этот процесс продолжается до тех пор, пока сообщение не достигнет места назначения.(s).
это “управляемое наводнение” гарантирует, что сообщения дойдут до цели, даже если некоторые устройства находятся вне зоны действия или выключены. Устройства могут публиковать сообщения на определенные адреса., и другие могут подписаться на их получение. Этот шаблон публикации-подписки обеспечивает эффективное групповое общение..
Основы Сетка Bluetooth сеть
После понимания того, как работает Bluetooth-сетка, важно усвоить некоторые ключевые технические термины и концепции этой технологии.. Давайте разберем некоторые из них:
- Узлы: Когда устройство Bluetooth присоединяется к сети Bluetooth Mesh, это становится “узел.” Узел является участником ячеистой сети BLE..
- Элементы: Каждый узел состоит из одного или нескольких “элементы.” Элемент похож на функциональную единицу внутри узла.. Каждый узел имеет хотя бы один элемент, но он может иметь несколько элементов, если выполняет различные функции.
- Модели: Элементы содержат “модели,” которые определяют конкретное поведение или услуги узла. Модели имеют уникальные идентификационные номера и определяют, что может делать узел.. Существуют стандартные модели, определенные Bluetooth SIG, которые охватывают множество распространенных сценариев..
- Сообщение: Когда сообщения передаются между узлами, они фильтруются на основе совпадающих элементов и моделей..
- Адреса: Адреса используются для идентификации источника и назначения сообщений..
Типы узлов:
В ячеистой сети Bluetooth, существует несколько типов узлов, каждый со своими ролями:
- Релейные узлы: Сообщения отправляются узлам в прямой радиосвязи узла публикации.. Некоторые узлы функционируют как “реле”. Реле ретранслируют сообщения, чтобы они могли путешествовать дальше, в ряде “хмель”.
- Дружественные узлы и узлы с низким энергопотреблением: LPN сильно ограничены по мощности. Чтобы избежать поддержания более высокого рабочего цикла для приема сообщений, LPN сотрудничает с другом. Дружественные узлы хранят сообщения для своих LPN и пересылают их, когда LPN время от времени опрашивает.
- Прокси-узлы: Bluetooth-устройства с низким энергопотреблением, например, смартфоны, может подключаться к ячеистой сети через прокси-узел.
Чтобы узнать больше фундаментальных концепций, вы можете обратиться к Глоссарий Bluetooth-сетки.
Архитектура ячеистой системы BLE
Архитектура протокола BLE Mesh состоит из семи уровней., основан на базовой спецификации BLE, с которой вы уже знакомы. тем не мение, он добавляет сложные функции верхнего уровня для создания сети взаимосвязанных устройств.. Сетка BLE зависит от наличия стека протоколов BLE..
Снизу вверх, слои следующие:
- Несущий уровень
- Сетевой уровень
- Нижний транспортный уровень
- Верхний транспортный уровень
- Уровень доступа
- Слой модели
- Прикладной уровень
Уровень носителя определяет, как сообщения отправляются и принимаются с использованием базового стека протоколов BLE.. Он поддерживает два метода: Рекламный носитель (ПБ-АДВ) и предъявитель ГАТТ (ПБ-ГАТТ). Несколько промежуточных слоев решают критически важные задачи.. К ним относятся шифрование и расшифровка данных., управление конфигурацией сети, сегментация и повторная сборка сообщений, и т.д. Эти уровни гарантируют, что сообщения дойдут до назначенных пунктов назначения., даже если им нужно пройти через несколько устройств.
Уровень модели определяет стандартизированные типичные пользовательские сценарии., например, управление освещением или считывание датчиков. Прикладной уровень, расположен на самом верху, организует эти модели в полезные приложения, с которыми могут взаимодействовать конечные пользователи..
Преимущества и ограничения ячеистой сети BLE
Сетка BLE удовлетворяет требованиям интеллектуального подключения – крупномасштабный, малая мощность, гибкий, и безопасный. тем не мение, это не универсальное решение и, как и любая технология, имеет свои сильные и слабые стороны.
Преимущества ячеистой сети BLE
- Низкое энергопотребление: BLE-сетка, как и другие системы BLE, отличается низким энергопотреблением. Следовательно, ячеистая сеть хорошо работает при покрытии больших территорий при сохранении энергии.
- Устойчивость сети: В ячеистой сети Bluetooth, узлы устройств могут отключаться без серьезных последствий. Если одно устройство вышло из строя, начальный узел будет продолжать транслировать данные. Адресат получит посылку с небольшой задержкой..
- Гибкость и самореконфигурация: Ячеистая сеть переконфигурируется сама. Эта гибкость иногда важнее, чем гарантированная скорость и более короткие задержки..
- Мобильность узла: В ячеистой сети BLE, узлы могут менять свое положение, не нарушая структуру и не теряя данные при передаче.. Данные не смогут достичь места назначения только в том случае, если узлы выйдут за пределы зоны действия получателя..
- Совместимость: Узлы сети BLE могут взаимодействовать с устройствами Bluetooth 4.x и 5.x.. Устройства Bluetooth 4.x могут получать сообщения, но не могут стать полноценными узлами сети..
- Интеграция маяков: Сетка BLE тесно взаимодействует с маяками Bluetooth. Маяки можно использовать в помещении и на открытом воздухе., сенсорные сети, и другие приложения.
Ограничения ячеистой сети BLE
- Низкая пропускная способность данных: Bluetooth-сетка имеет ограниченную скорость передачи данных. Оно ограничено примерно 1 мегабит в секунду, или даже меньше. Это означает, что он не подходит для приложений, которым требуется более быстрая передача данных..
- Высокая задержка: Bluetooth-сетка использует “управляемое наводнение”, поэтому сообщения отправляются на все устройства в сети. Чтобы сообщения дошли до всех и получили ответы, может потребоваться много времени.. Чем больше узлов, тем больше времени может занять ответ.
- Потребляемая мощность: Хотя часто считается, что Bluetooth потребляет меньше энергии, чем другие технологии., это не всегда верно в ячеистой сети. В сетке, есть много устройств. Устройства, которые выполняют больше задач, потребляют больше заряда аккумулятора. Это потому, что им приходится всегда прослушивать сообщения и отправлять их на другие устройства..
- Комплексное управление сетью: Настройка и управление ячеистой сетью Bluetooth сложны и требуют обширных специальных знаний..
Bluetooth мЭш против Втам ттехнологии
Помимо сетки BLE, другие популярные технологии ячеистых сетей включают Zigbee и Thread.. Эти технологии имеют много общего с ячеистыми сетями BLE..
Нить, введено в 2014, — это протокол ячеистой сети на основе IPv6 для Интернета вещей.. Он поддерживает до 32 маршрутизаторы на сеть и 511 устройств на маршрутизатор, подходит для сеток высокой плотности. В качестве решения с IP-адресацией, Thread легко интегрируется с приложениями на базе IPv6 и обеспечивает высокую скорость передачи данных для локальных систем Интернета вещей..
Зигби появился гораздо раньше в 1998 а затем стандартизированы в 2003. Это маломощный, беспроводная сеть с низкой пропускной способностью. Популярные приложения включают домашнюю автоматизацию., медицинское оборудование, и промышленное применение. У него есть 250 Максимальная скорость кбит/с и поддержка различных частот и диапазонов мощности.. Zigbee часто требует шлюза, поэтому он редко встраивается в интеграцию бытовой электроники.
Основные различия между потоками, Зигби, и сетка Bluetooth:
- База протоколов: Сетка BLE использует Bluetooth вместо интернет-протокола, в то время как Thread и Zigbee основаны на IP.
- Полосы частот: BLE-сетка работает в 2.4 Диапазон ГГц. Зигби может использовать 2.4 ГГц, 915 МГц, или 868 Диапазоны МГц в зависимости от региона. Thread также работает в 2.4 Диапазон ГГц.
- Подход к обмену сообщениями: Сетка BLE использует управляемый обмен сообщениями о флуде, тогда как Zigbee и Thread используют механизмы маршрутизации.
- Использование оперативной памяти: Устройствам Zigbee и Thread требуется больше оперативной памяти для хранения таблиц маршрутизации..
- Плотность сети: Сетка BLE лучше работает для сетей с низкой плотностью из-за ее метода заливки.. Zigbee и Thread больше подходят для сетей с высокой плотностью.
- Максимальная поддержка устройств: Поток может поддерживать до 511 устройств на маршрутизатор, с максимумом 32 маршрутизаторы на сеть. Zigbee теоретически может поддерживать до 65,000 узлы в одной сети. Сетка BLE может поддерживать более 32,000 узлы.
Зачем использовать наши Mesh-устройства Bluetooth
Внедрение новых технологий может оказаться сложной задачей. Я надеюсь, что это руководство по сетке Bluetooth подарит вам некоторые идеи.. В МОКО СМАРТ, мы не просто поставщики; мы пионеры в технологии Bluetooth. В нашу линейку устройств Bluetooth IoT входят Bluetooth-маяки., якоря, шлюзы, и датчики.
Как оригинальный производитель устройств Интернета вещей, мы предоставляем высококачественные и надежные устройства для всех ваших потребностей в сети Bluetooth. Если вы планируете развернуть сетчатое решение BLE или ищете сетчатые продукты BLE, не стесняйтесь обращаться к нам.
Часто задаваемые вопросы о Bluetooth-сетке
Сколько устройств может поддерживать сеть Bluetooth Mesh??
Одна сеть Bluetooth Mesh может поддерживать до 32,767 приборы.
Могут ли Mesh-сети Bluetooth взаимодействовать с несетчатыми устройствами Bluetooth??
да, через прокси-узлы, Сети Bluetooth Mesh могут взаимодействовать с обычными устройствами Bluetooth Low Energy..
