蓝牙mesh通信协议

蓝牙mesh通信协议

注释：蓝牙，类似于wifi，zigbee等，是一种网络传输协议； mesh 指的是信号传输的一种网状结构。

1. WiFi，蓝牙，蓝牙mesh，zigbee的异同点：

   
   
   
   

   • 相同点：

     
     
     
     

     • 均属于无线通讯，且都工作在2.4GHZ 的频段

       
       
     
     

     • 同：wifi和蓝牙都是通过无线电磁波进行通信 异：但wifi是在设备和路由器之间进行通信，而蓝牙是在两个设备之间进行通信

       
       
     
     
     
     
   
   
   
   

   注释：为区分相同工作频段的不同通讯方式，蓝牙mesh广播地址为37,38,39信道

   
   

   
   
   
   

   • 不同点：

     
     
     
     

     • WiFi信号传输不需要网关。蓝牙，蓝牙mesh，zigbee需要网关

       
       
     
     

     • 蓝牙信号传输方式为点对点传输，蓝牙mesh和zigbee相似，都为多对多传输，即传输结构为网络传输

       
       
     
     
     
     
   
   
   
   

   注释：网关：网络连接器、协议转换器，在网络层以上工作，实现网络互联（使得不同网络通信协议的设备之间可以进行信息交互）

   
   

   
   

1. 蓝牙工作波长123mm左右，很容易通过障碍物，工作频率：2.4-2.4835GHZ

   
   



2. 数据包组成：地址+包头+有效信息

   
   



3. 蓝牙mesh网络模型

   
   

   注释：网络协议层次结构均大致相同，分为4层或5层

   
   

   
   
   
   

   • 应用层： 数据使用

     
     
   
   

   • 传输层： 封箱,加密 / 拆箱 ，解密

     
     
   
   

   • 网络层 ：贴标签

     
     
   
   

   • 物理层 ：以二进制形式将数据在个MAC地址之间进行数据传输

     
     
   
   
   
   



4. 蓝牙mesh节点：

   
   

   注释：如果一台设备成为了蓝牙mesh网络中的一部分，我们将这台设备称之为：节点； 若该设备未成为蓝牙mesh网络的一部分，我们将该设备称之为：未配网设备； 而将一台为配网设备变成节点的过程，我们称之为：配网。

   
   

   
   
   
   

   • 代理节点：

     
     
   
   

   • 中继节点 / 转发节点

     
     
   
   

   • 边缘节点：

     
     
   
   

   • 朋友节点：为低功耗节点睡眠提供后台服务，一个朋友节点可以对应多个低功耗节点，但是一个低功耗节点只能对应一个朋友节点

     
     
   
   

   • 低功耗节点：例如温湿度传感器，不需要时刻处于打开状态，防止能量过度损耗，此时通常也伴随着消息接收不完全，所以需要从朋友节点中接收需要的信息

     
     
   
   
   
   

注释：每个节点可以不止代表一种功能节点，大部分的节点都具有中继的功能。

• 蓝牙mesh网络中信号传播的方式分为两种

  
  
  
  

  • GATT：点对点传播，一般是代理节点对中继/边缘节点的传播

    
    
  
  

  • ADV：广播发送消息，一般是中继节点对其周围节点的传播，以及其它其它节点的信息传播方式。

    
    
  
  
  
  

5. 元素：

   
   
   
   

   • 地址：配网时已经为蓝牙设备分配地址

     
     
   
   

   • 消息：

     
     
   
   

   • 模型：（编程的重点，类似于结构体/面向对象的概念）一个model定义了一个节点的基本功能。

     
     
   
   
   
   

6. 蓝牙mesh网络地址：

   
   

• 未分配地址：ox0000

  
  

• 单播地址：0x0001-0x7FFF 用于唯一标识网络中节点的元素的地址

  
  



• 组播地址：0xC000-oxFFFF 用于标识网络中的组地址，组地址可以被一个或多个节点所共有。

  
  



• 虚拟地址：为扩展蓝牙地址而出现

  
  

7. 其它

   
   
   
   

   • 当一个空间内同时存在多个蓝牙设备，为了蓝牙设备间信息传输不会发生干扰

     
     
     
     

     1. 蓝牙中无线电波的工作方式为：跳频传播，不同蓝牙设备的无线电波跳频都不一致，因此大大减少了信号干扰的可能性

        
        
     
     
     
     
     
     

     2. 另外，蓝牙设备厂商在出厂蓝牙设备前给每一台蓝牙设备都分配了蓝牙地址，蓝牙设备间在通信是会判断交流设备的蓝牙地址是否是目标地址，因此也能够防止其它蓝牙设备接收到信息。