什么是 BLE Mesh_蓝牙mesh组网原理

2022-09-06

BLE MESH

在2017年夏天,蓝牙低功耗网状网络正式投入了使用。网状网络是低功耗蓝牙的创新。由于其他无线协议,如Zigbee,将Mesh技术作为主要功能并得到市场验证,蓝牙低功耗(BLE)采用了Mesh网络,以加强其在无线技术中的主导地位。

为低功耗蓝牙 (LE) 创建了一种新颖的网状网络架构。它使在多对多(m:m)的基础上进行通信成为可能。它旨在应用于广泛的节点网络的开发。

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Mesh系统架构

mesh架构堆栈的底层称为蓝牙 LE。实际上,蓝牙 LE 堆栈作为一个整体,对于提供网状架构所依赖的核心无线通信功能是必要的,而不仅仅是网状架构的一层。不言而喻,网状网络取决于可用的蓝牙LE堆栈。

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  东胜蓝牙Mesh网关推荐


DSGW-030 MTK7688 蓝牙/Zigbee/Wi-Fi网关

DSGW-030 MTK7688 蓝牙/

Zigbee/Wi-Fi网关

型号: DSGW-030
CPU: MT7688
RAM: 64MB
操作系统: OpenWRT
协议: Bluetooth 5.2, Zigbee 3.0, Z-Wave, Wi-Fi 2.4G
DSGW-040 蓝牙/4G/LTE网关
型号: DSGW-040
CPU: MT7620A
RAM: 128MB
操作系统: OpenWrt
协议: Wi-Fi 2.4G, Z-Wave, Bluetooth 5.2, LTE Cat M1/ Cat1, Zigbee 3.0
DSGW-210 RK3328 物联网边缘计算网关
型号: DSGW-210
CPU: RK3328
RAM: 2GB
操作系统: Debian, Ubuntu, Android, Yocto
协议: 蓝牙5.2, Zigbee 3.0, Z-Wave, LoRaWAN, Wi-Fi 2.4G/5G, Thread and Matter, LTE Cat M1, Cat1, Cat4, M-Bus/Sub-G
DSGW-120 触屏网关智能家居控制面板
型号: DSGW-120
CPU: PX30
RAM: 2GB
操作系统: Android 11
协议: Wi-Fi 2.4G, 蓝牙5.2, ZigBee 3.0, Z-Wave, LTE




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特征设备和节点

节点是作为网状网络成员的小工具,而“未预配设备”是不是小工具的小工具。“预配”是将未预配的设备转换为节点的过程。考虑购买支持网状网络的全新蓝牙灯,将其带回家并进行配置。

它需要在加入网状网络之前进行配置,并由您当前的蓝牙灯开关和调光器进行管理。网关或智能手机通常用作预配器设备。预配是一个安全的过程,它使预配程序设备知道未预配的设备。其中一个密钥是网络密钥,也称为 NetKey。下面的安全性部分提供了有关网状网络安全性的更多信息。

网状网络中的每个节点都至少有一个NetKey,通过拥有此密钥,设备被视为节点和相应网络的成员。在将节点视为关键的初始步骤之前,必须满足更多要求。在本文的后续部分中,我们将更详细地介绍预配过程。

原理

某些节点包含多个组成元素,每个元素都可以独立管理。这些组件在蓝牙网状网络术语中称为元素。

全栈

与其他低功耗无线网状网络技术相比,蓝牙网状网络是一种全栈解决方案,定义了从低级物理无线电层到高级应用层的所有内容。这种全栈策略可实现更快、更无缝的技术进步,更轻松的产品开发以及更高水平的产品互操作性。蓝牙网状网络完全控制其命运。

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PUB/SUB地址

大多数其他无线网状通信解决方案采用单个设备寻址,最适合大多数单播流量的有线网络。但是,在具有大量组播流量的无线网络(例如照明控制系统)中,可能会导致严重的规模和性能问题。除了单个设备寻址外,蓝牙网状网络还包括用于组播流量的唯一发布/订阅(发布/订阅)寻址方案。

在PUB/SUB中,电灯开关等设备将其消息发布到群组地址,例如会议室。该组包括应接收该消息的所有设备,例如会议室灯。PUB/SUB策略可显著减少网络上的消息传递流量,从而实现更大的网络大小和性能。

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分散控制

蓝牙网状网络已经完全拥抱了智能边缘。基于蓝牙网状网络的控制系统不需要集中式控制器,因为智能会传播到所有终端设备。在蓝牙网状网络照明控制系统的情况下。

例如,开关和传感器不与控制灯光的集中式控制器交互,而是与灯光本身进行交互。这种分散式控制设计使系统能够显著提高规模、可靠性和性能,同时降低成本。

管理中继

当源节点和目标节点不在彼此的直接范围内时,消息必须由网络中的其他节点中继。在无线网络中,尤其是具有多播流量的无线网络中,模拟有线网络中使用的历史路由算法可能会导致严重的可靠性、规模和性能问题。

为了解决这个问题,蓝牙网状网络使用托管的洪水消息中继机制,该机制非常适合无线网络,允许它们扩展到数千个节点,同时保持出色的性能和可靠性。

东胜在BLE mesh上的应用

目前,在智能农业和智能照明行业,通过东胜网关和BLE网格模块,实施了成熟的网格解决方案。关于智能农业行业,东胜推出了一款名为“家居辅助种植照明解决方案”的方案。它包括一个BLE网状网关和其他基于BLE网状网络的终端设备,如温度和湿度传感器、光和智能插头。由于所有设备都是整个网状网络的一部分,客户可以轻松监控植物的生长并调整环境状态,例如照明强度或环境温度。

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蓝牙mesh智能灯控解决方案


该BLE网格解决方案包含两个关键部件,即Dusun网关和各种终端BLE网格设备。BLE Mesh解决方案的主要网关系列是DSGW-210。DSGW-210是一款具有BLE Mesh协议和边缘计算功能的物联网网关。它为各种无线物联网设备提供可靠的连接。网关的模块化架构允许自定义许多网关功能,提供满足您确切需求的现成解决方案。

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每个端点 BLE 网格设备的核心部分是 DSM-055 网格模块。它具有针对线路供电的低功耗蓝牙和蓝牙网状网络应用(包括连接照明、智能插头、网关和语音助手)而优化的 2.4 GHz 无线 SOC。80 MHz ARM® Cortex-M33®(EFR32BG21A010F768IM32-B)内核提供了大量的处理能力,而集成的安全子系统提供了领先的安全功能,大大降低了物联网安全漏洞和知识产权受损的风险。

至于照明解决方案,我们提供一种名为“Ble Mesh照明控制解决方案”的解决方案。它包含一套完整的照明组件,包括驱动器、开关、传感器和灯控制器。以东胜蓝牙Mesh网关为核心,用户可以构建简单到复杂的智能照明产品,并灵活选择所需的功能来满足客户的要求。

该解决方案的核心硬件是DSGW-030它是用于智能家居,智能安防行业和养老服务的网关产品。它是一个支持多种无线协议的中央设备,包括WiFi和zigbee3.0,BLE和Z-WAVE。

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BLE Mesh 开源插件

东胜为BLE网格应用程序开发了一个开源的家庭助手插件。它支持东胜的网关硬件平台。DSGW-210 配备了 RK3328 芯片和 Linux Debian 操作系统。Python用于创建附加组件,该附加组件使用ZeroMQ与BLE网格堆栈进行通信。

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最重要的是,它是一个开源的附加组件,您可以进一步开发以满足您的特定要求。如果您需要开源代码,请通过电子邮件或我们的东胜物联官方网站与我们联系。

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优势和价值

从性能角度来看,我们的产品专为专业照明应用而设计,具有企业级可靠性、可扩展性和安全性。该解决方案通过在需要时提供适量的光量并在适当时通过计划、命令或传感器触发器减少照明负荷,从而为照明系统添加控件,从而降低能源成本。DUSUN的开放标准BLE Mesh API允许客户的系统快速访问BLE Mesh照明控制组件。

关于适用性,DUSUN的解决方案已通过蓝牙 SIG 认证,客户的组件可与其他供应商的合格蓝牙网状网络设备配合使用。此外,它可以与第三方照明控制APP和应用程序接口,允许将照明控制集成到客户所需的任何控制系统中。这些举措节省了寻找兼容设备的麻烦的时间和金钱。

该解决方案的亮点是我们可以提供的BLE网格模块。用户可以轻松地在其非无线终端设备上实现此模块,以使其加入网状网络。因此,基于这种“网关和网格模块”计划,用户可以轻松地将BLE网格技术集成到任何行业中。更重要的是,该模块的14mm * 20mm尺寸有助于整个解决方案的便携性。

客户可以自行选择模块固件,根据所需的业务逻辑,结合API和SDK进行二次开发。对于客户,使用最低的成本并获得最适合其业务的解决方案。


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