藍牙Mesh

有很多理由能夠說服我們，藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡將成為最成功的低功耗物聯(lián)網(wǎng)標準。

其1.0版本大幅超出了所有人的預期。它具備所有的基本要素，包括極度深入且靈活的應用層（詳見mesh模型與mesh設備屬性規(guī)格）。它將改變我們周圍事物的通信方式，在此之前，讓我們先看看到底是什么讓這一全新的全球化技術具有如此革命性的意義。

藍牙m(xù)esh涉及了許多新穎而獨特的概念，但其主要資產(chǎn)在于數(shù)據(jù)包，這也是它的一個差異化因素。它非常緊湊，這種緊湊性有助于確保藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡的頻譜效率和吞吐量。

走進數(shù)據(jù)包

藍牙m(xù)esh是首個能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)之巨大期望的無線標準。

無線電是一種共享型媒介，而沖突就是其需要解決的主要問題之一。這很簡單：更短小的數(shù)據(jù)包就會意味著更少的沖突。但是能做到多么短小呢？答案就在mesh配置文件規(guī)格 3.4.4節(jié)：最多29個字節(jié)。

當然，這樣的設計也是從基礎開始的：壓縮的二進制有效載荷，而非文本表示。覆蓋廣泛的用例（包括互聯(lián)照明、樓宇自動化和傳感器），應用程序有效載荷的11個字節(jié)看起來也正合適。操作碼為1-2個字節(jié)，參數(shù)最多為10個字節(jié)，參數(shù)包括傳感器的測量值、或具有轉換時間的多維照明（亮度、色調、飽和度）。

安全與控制

除此以外，有兩個項目可能被視為額外但是必要的負擔：尋址/傳輸控制（SRC、DST、CTL + TTL：共5個字節(jié)）和安全性（IVI + NID、SEQ 、AppMIC和NetMIC）。

IVI + NID為1個字節(jié)。這一字節(jié)有助于識別網(wǎng)絡（這是否為我所知、并擁有密鑰可與之交互的網(wǎng)絡？）。SEQ是3個字節(jié)，連同緩慢傳輸?shù)腎V索引這一獨特的概念，形成了一個7字節(jié)長的序列號。在mesh網(wǎng)絡上發(fā)送的每個數(shù)據(jù)包都根據(jù)給定的SRC地址，具有唯一的序列號。這里的智能之處在于空中接口數(shù)據(jù)包中僅包含3個字節(jié)。其余的4個字節(jié)變化緩慢，并且被網(wǎng)絡所知曉。

序列的必要性體現(xiàn)在兩個方面：檢測中繼數(shù)據(jù)包（非常小規(guī)模的安全攻擊），同時也是作為當前網(wǎng)絡和應用程序的關鍵組成部分 - 參見上述規(guī)格 的第3.8.5節(jié)。

信息完整性檢查

MIC（消息完整性檢查）定義了系統(tǒng)的安全級別。藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡具有雙層安全保護--網(wǎng)絡層和應用層。消息可以通過兩個獨立的密鑰來進行保護。這對于中繼節(jié)點是有用的，能讓其在網(wǎng)絡層上對消息進行認證，但卻無法篡改應用有效載荷。將信息中繼到門鎖的燈泡無法將有效載荷從打開改變?yōu)殛P閉，而只能檢查數(shù)據(jù)包是否屬于它自己所在的網(wǎng)絡。

網(wǎng)絡層MIC可為8或4個字節(jié)長。當其為較短的形式時，它與應用層MIC結合，仍可為8或4個字節(jié)長。最終的結果是應用程序的有效載荷具有強大安全性、以及靈活的尋址能力，足以滿足幾乎所有樓宇自動化、照明控制和傳感器應用程序所需。

而這一切都存在于非常緊湊的外形中。結合低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy）提供的調制方案，它也是“身輕如燕”，且包括了所有必要的無線接口字段，如前導碼、訪問地址和CRC，總共為47個八位字節(jié)。結果上，單一頻率上的單次傳輸時間少于400μs。相較于當前其他無線技術，其傳輸類似消息所需的時間要少10倍。當采用藍牙5引入的全新2M PHY時，這一優(yōu)勢還可能會翻倍。

頻譜效率

任何無線系統(tǒng)的成功從根本上都有賴于頻譜效率。這就像一架客機的成功從根本上有賴于其燃油效率一樣。談到低功耗、超短消息等，藍牙m(xù)esh比其他無線解決方案強出一個數(shù)量級。就數(shù)據(jù)傳輸而言，這是首個能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)時代巨大期望的無線標準。