物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的出現(xiàn)讓世界比以往任何時候都更加互聯(lián)互通。然而隨著市場上對高集成物聯(lián)網(wǎng)設備需求的不斷提升，勢必需要制定出高效可靠的通信標準。藍牙5.0規(guī)范為引入大量低功耗藍牙網(wǎng)絡功能鋪平了道路，尤其是那些專注于物聯(lián)網(wǎng)應用新需求的功能。盡管藍牙5.0和低功耗藍牙代表了無線技術的進步，但隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷增加，無法支持Mesh拓撲成為了一個重要的限制。為了克服這一障礙，藍牙特別興趣小組（SIG）推出了藍牙Mesh設備屬性1.0規(guī)范，從而能夠提供基于藍牙的可互操作多對多通信。本文將探討Mesh如何支持集成物聯(lián)網(wǎng)設備，并提供了相關解決方案來幫助工程師快速設計出需要Mesh功能的應用。

低功耗藍牙Mesh

低功耗藍牙Mesh采用多對多（m:m）拓撲結構，并使用托管泛洪來發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，它們不需要像以太網(wǎng)那樣的集中式路由或路由表。低功耗藍牙Mesh規(guī)范還提供了內(nèi)置的多層加密安全性，因此網(wǎng)絡節(jié)點無需知道消息內(nèi)容即可中繼流量，網(wǎng)絡上的潛在竊聽者也只能看到加密數(shù)據(jù)包，這不僅簡化了設計，還大大提高了網(wǎng)絡安全性。由于節(jié)點可以通過將數(shù)據(jù)包中繼到傳輸節(jié)點范圍之外的目標節(jié)點來傳遞消息，因此與傳統(tǒng)P2P藍牙通信相比，妥善部署的低功耗藍牙Mesh覆蓋范圍更廣，讓以前無法用藍牙技術實現(xiàn)的互聯(lián)照明和遙感監(jiān)控等各種物聯(lián)網(wǎng)應用成為可能。Mesh規(guī)范支持多達32767個節(jié)點，因此非常適合部署在需要連接大量獨立設備的智能樓宇和IoT應用中。

友鄰節(jié)點和低功耗節(jié)點

低功耗藍牙Mesh最大的特點之一就是網(wǎng)絡中的某些節(jié)點能夠在極低的功耗下運行，與標準BLE設備相比，電池壽命有所延長。這些節(jié)點被稱為低功耗節(jié)點（LPN），它們只需間歇性地從深度睡眠中喚醒來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，進而優(yōu)化功耗。為了在低功耗藍牙Mesh中運行，低功耗節(jié)點必須放置在友鄰節(jié)點附近，因為它需要依靠友鄰節(jié)點才能運行。友鄰節(jié)點用于存儲發(fā)送給低功耗節(jié)點的消息，在該節(jié)點被喚醒以與網(wǎng)絡中的其他設備進行通信時，它將請求友鄰節(jié)點發(fā)送需要處理的消息，并根據(jù)需要響應網(wǎng)絡活動，最后再返回深度睡眠狀態(tài)。

ON Semiconductor RSL10 Mesh平臺

要設計一種基于藍牙Mesh的新產(chǎn)品可能是一項復雜的任務，還需要借助于一些工具。ON Semiconductor（安森美半導體）的RSL10 Mesh平臺是一個多功能、易于配置的解決方案，可用于開發(fā)基于RSL10藍牙5無線電的Mesh應用。該平臺包括兩個基于RSL10的Mesh節(jié)點和一個Strata網(wǎng)關，可以連接到Strata Developer Studio充當配網(wǎng)設備，以便安全地添加和刪除節(jié)點（如圖1所示）。Strata網(wǎng)關支持無縫安全連接到Strata Developer Studio，這個云連接軟件可實現(xiàn)其他Mesh配置和空中固件升級（FOTA）。在包括智能辦公室和智能家居在內(nèi)的常見Mesh示例中使用虛擬工作區(qū)，可以讓開發(fā)人員在Strata基本視圖中訪問傳感器數(shù)據(jù)并觸發(fā)設置，例如網(wǎng)絡中每個節(jié)點的信號強度、環(huán)境光、電池、溫度和節(jié)點連接。此外，您還可以在高級視圖中查看多個代碼示例。

圖1：RSL10 Mesh平臺套件包含兩個RSL10 Mesh節(jié)點和一個Strata網(wǎng)關（圖源：安森美半導體） 借助于RSL10 Mesh平臺，工程師可以輕松實現(xiàn)采用低功耗藍牙技術的超低功耗Mesh，并迅速走向全面部署。此多功能解決方案針對智能家居、樓宇自動化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、遠程環(huán)境監(jiān)控以及資產(chǎn)跟蹤和監(jiān)控應用進行了優(yōu)化，具備開發(fā)和部署Mesh所需的所有基本要素。除了RSL10系統(tǒng)級封裝（RSL10 SIP）之外，Mesh節(jié)點還具有多個用于監(jiān)測溫度、環(huán)境光和磁場的環(huán)境傳感器，以及一個2.3kHz的調(diào)音指示器和一個用于振動蜂鳴器的連接器，并支持調(diào)光和報警功能（如圖2所示）。

圖2：安森美半導體的RSL10 Mesh節(jié)點具有開發(fā)和部署Mesh所需的所有功能（圖源：安森美半導體） RSL10平臺功耗超低，非常適合展示低功耗藍牙Mesh的低功耗節(jié)點功能。從安森美半導體的低功耗藍牙Mesh產(chǎn)品藍圖來看，將在現(xiàn)有RSL10-SENSE-GEVK和RSL10-COIN-GEVB評估板上增加低功耗藍牙Mesh的低功耗節(jié)點，并將低功耗節(jié)點和友鄰節(jié)點集成到Mesh平臺Strata用戶界面，從而進一步突顯這一特性。

RSL10 SIP

RSL10具有超低功耗以及先進的無線功能，并優(yōu)化了系統(tǒng)尺寸和電池壽命。RSL10專為使用低至1.2V電池的應用而設計，支持1.1V至3.3V的電壓范圍，且無需外部元件。高度集成的無線SoC采用雙核架構和2.4GHz收發(fā)器，能夠靈活支持低功耗藍牙和2.4GHz定制協(xié)議。RSL10是功耗極低的BLE片上系統(tǒng)；在深度睡眠模式下的功耗只有62.5nW，接收模式下僅7mW。RSL10還擁有超高的EEMBCULPMark評分（1090 ULPMark CP@3V；[email protected]）。

結論

藍牙Mesh為開發(fā)新的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品提供了機遇。Mesh規(guī)范支持多達32767個節(jié)點，非常適合部署在需要連接大量獨立設備的各種智能樓宇和IoT應用中。使用安森美半導體的RSL10 Mesh平臺，工程師可以快速地將超低功耗藍牙Mesh集成到產(chǎn)品中，在范圍、靈活性和功率預算方面實現(xiàn)性能極限突破。
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