原创深度：适用于智能楼宇和物联网的Mesh

作者： Will Abdeh

图片来源：Olga Tsyvinska/Shutterstock.com

物联网（IoT）的出现让世界比以往任何时候都更加互联互通。然而随着市场上对高集成物联网设备需求的不断提升，势必需要制定出高效可靠的通信标准。蓝牙5.0规范为引入大量低功耗蓝牙网络功能铺平了道路，尤其是那些专注于物联网应用新需求的功能。尽管蓝牙5.0和低功耗蓝牙代表了无线技术的进步，但随着物联网应用的不断增加，无法支持Mesh拓扑成为了一个重要的限制。为了克服这一障碍，蓝牙特别兴趣小组（SIG）推出了蓝牙Mesh设备属性1.0规范，从而能够提供基于蓝牙的可互操作多对多通信。本文将探讨Mesh如何支持集成物联网设备，并提供了相关解决方案来帮助工程师快速设计出需要Mesh功能的应用。

低功耗蓝牙Mesh

低功耗蓝牙Mesh采用多对多（m:m）拓扑结构，并使用托管泛洪来发送数据。因此，它们不需要像以太网那样的集中式路由或路由表。低功耗蓝牙Mesh规范还提供了内置的多层加密安全性，因此网络节点无需知道消息内容即可中继流量，网络上的潜在窃听者也只能看到加密数据包，这不仅简化了设计，还大大提高了网络安全性。由于节点可以通过将数据包中继到传输节点范围之外的目标节点来传递消息，因此与传统P2P蓝牙通信相比，妥善部署的低功耗蓝牙Mesh覆盖范围更广，让以前无法用蓝牙技术实现的互联照明和遥感监控等各种物联网应用成为可能。Mesh规范支持多达32767个节点，因此非常适合部署在需要连接大量独立设备的智能楼宇和IoT应用中。

友邻节点和低功耗节点

低功耗蓝牙Mesh最大的特点之一就是网络中的某些节点能够在极低的功耗下运行，与标准BLE设备相比，电池寿命有所延长。这些节点被称为低功耗节点（LPN），它们只需间歇性地从深度睡眠中唤醒来发送和接收数据，进而优化功耗。为了在低功耗蓝牙Mesh中运行，低功耗节点必须放置在友邻节点附近，因为它需要依靠友邻节点才能运行。友邻节点用于存储发送给低功耗节点的消息，在该节点被唤醒以与网络中的其他设备进行通信时，它将请求友邻节点发送需要处理的消息，并根据需要响应网络活动，最后再返回深度睡眠状态。

ON Semiconductor RSL10 Mesh平台

要设计一种基于蓝牙Mesh的新产品可能是一项复杂的任务，还需要借助于一些工具。ON Semiconductor（安森美半导体）的RSL10 Mesh平台是一个多功能、易于配置的解决方案，可用于开发基于RSL10蓝牙5无线电的Mesh应用。该平台包括两个基于RSL10的Mesh节点和一个Strata网关，可以连接到Strata Developer Studio™ 充当配网设备，以便安全地添加和删除节点（如图1所示）。Strata网关支持无缝安全连接到Strata Developer Studio，这个云连接软件可实现其他Mesh配置和空中固件升级（FOTA）。在包括智能办公室和智能家居在内的常见Mesh示例中使用虚拟工作区，可以让开发人员在Strata基本视图中访问传感器数据并触发设置，例如网络中每个节点的信号强度、环境光、电池、温度和节点连接。此外，您还可以在高级视图中查看多个代码示例。

图1：RSL10 Mesh平台套件包含两个RSL10 Mesh节点和一个Strata网关（图源：安森美半导体）

借助于RSL10 Mesh平台，工程师可以轻松实现采用低功耗蓝牙技术的超低功耗Mesh，并迅速走向全面部署。此多功能解决方案针对智能家居、楼宇自动化、工业物联网、远程环境监控以及资产跟踪和监控应用进行了优化，具备开发和部署Mesh所需的所有基本要素。除了RSL10系统级封装（RSL10 SIP）之外，Mesh节点还具有多个用于监测温度、环境光和磁场的环境传感器，以及一个2.3kHz的调音指示器和一个用于振动蜂鸣器的连接器，并支持调光和报警功能（如图2所示）。

图2：安森美半导体的RSL10 Mesh节点具有开发和部署Mesh所需的所有功能（图源：安森美半导体）

RSL10平台功耗超低，非常适合展示低功耗蓝牙Mesh的低功耗节点功能。从安森美半导体的低功耗蓝牙Mesh产品蓝图来看，将在现有RSL10-SENSE-GEVK和RSL10-COIN-GEVB评估板上增加低功耗蓝牙Mesh的低功耗节点，并将低功耗节点和友邻节点集成到Mesh平台Strata用户界面，从而进一步突显这一特性。

RSL10 SIP

RSL10具有超低功耗以及先进的无线功能，并优化了系统尺寸和电池寿命。RSL10专为使用低至1.2V电池的应用而设计，支持1.1V至3.3V的电压范围，且无需外部元件。高度集成的无线SoC采用双核架构和2.4GHz收发器，能够灵活支持低功耗蓝牙和2.4GHz定制协议。RSL10是功耗极低的BLE片上系统；在深度睡眠模式下的功耗只有62.5nW，接收模式下仅7mW。RSL10还拥有超高的EEMBC® ULPMark™ 评分（1090 ULPMark CP@3V；1260@2.1V）。

结论

蓝牙Mesh为开发新的物联网产品提供了机遇。Mesh规范支持多达32767个节点，非常适合部署在需要连接大量独立设备的各种智能楼宇和IoT应用中。使用安森美半导体的RSL10 Mesh平台，工程师可以快速地将超低功耗蓝牙Mesh集成到产品中，在范围、灵活性和功率预算方面实现性能极限突破。

作者：Will Abdeh

Will Abdeh是安森美半导体解决方案工程团队的一员，负责解决方案工程中心的营销战略制定，包括推出新平台和推动新的发展机会。Will推出了许多基于应用的硬件参考设计，如Strata RSL10 Mesh平台、Strata多传感器板和H桥电机驱动套件。Will拥有亚利桑那州立大学艾拉·A·富尔顿工程学院的软件工程硕士学位，并热衷于徒步旅行和皮划艇等户外活动。

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