电子设计16832蓝牙推广

蓝牙网如何影响物联网设计

2017年7月21日
新的网络增强措施让蓝牙继续成为顶级无线技术的统治。

蓝牙是当今最古老、使用最广泛的短程无线技术。在20多年的历史中,蓝牙已经卖出了数十亿的芯片,在其他一系列令人印象深刻的产品中也能找到蓝牙。现在,随着新的网格选项的增加,蓝牙已经准备好继续其在短程空间的主导地位。

蓝牙应用程序

你有多少蓝牙设备?我和我妻子之间有12个。每个智能手机都有一个。大多数免提汽车信息娱乐系统都有一个。此外,蓝牙通过其无处不在的扬声器、耳机和助听器中的收音机主导着无线音频市场。平板电脑和笔记本电脑都有蓝牙功能,很多都使用无线键盘和鼠标。智能和健身手表包括它。蓝牙也被用于许多医疗设备,比如心率监测器。此外,其独特的广播能力使其成为日益增长的信标市场的领先选择。蓝牙还在物联网领域展开竞争,在玩具和语音控制产品(如亚马逊的Alexa和谷歌Home)中占有一席之地。 Smart-home devices like thermostats, security, and lighting systems incorporate Bluetooth. Now, Bluetooth gets ready to find its way into more IoT products with the introduction of the Bluetooth Mesh standard.

蓝牙网概述

蓝牙网格是对流行的蓝牙低功耗(BLE)标准4.0及更高版本的增强。对于那些设计大型网络的人来说,它现在是另一种选择。蓝牙的基本通信方法是设备对设备、点对点或主从拓扑结构,其中两个单元“配对”并交换数据。蓝牙标准提供了一个被称为“微微网”的有限的网络选项,可以连接多达7个设备。然后将多个微微网连接起来形成一个“散网”。这些选项并没有得到广泛的应用,也不能很容易地将它们设计成需要成百上千个节点的系统。现在有了Mesh选项,蓝牙可以与其他支持Mesh的标准竞争,如ZigBee、Dust Networks(线性技术/模拟设备)、Thread、Wi-Fi等。

蓝牙网格可以解决大型网络系统。建筑自动化是一个很好的例子。它可用于监控和控制照明(图1),安全性和加热/冷却系统。和蓝牙网格可以找到它进入工业系统的方法,以实现大传感器网络。另一个新应用程序是资产跟踪系统,该系统定位大型复杂环境中的项目。网格功能将打开其他用途的大门。

蓝牙网格可以自动化和管理大型建筑照明系统。

网格网络概念

网格网络是大量监视器或控制节点的互连,在大面积上展开。这是一个多对多(m:m)拓扑。节点不仅是单独的监视器或控制点,还可以是中继器或继电器以及提供与外部局域网或因特网连接的网关或路由器。各个节点与附近节点的短距离通信。然而,即使它不相邻,任何节点也可以与任何其他节点交谈。实现这种能力,使得通信分组从节点传递到节点,允许大距离以多个短距离无线跳线覆盖。该网状布置非常可靠地,因为如果一个节点发生故障,则仍然可以通过多个备用路径传输数据。这使得网格成为一个自我修复的临时网络。

蓝牙网状细节

网状网络的关键是将管理软件层添加到已经经过验证的无线物理层。它是一个完整的堆栈解决方案,它通过应用程序影响所有网络层。此添加提供了为新网络选择网格拓扑的四个主要原因。这些是可靠性,可扩展性,安全性和互操作性。

可靠性。蓝牙网状节点全部互联网,而不是通过某些中央网关或路由器谈话。没有单点失败。蓝牙网格使用所谓的托管洪水消息中继架构,以确保真正的多径通信。

可伸缩性。蓝牙网格允许大量的数百个节点的大量建立最多32,000个节点。如果需要,通过在需要或退役节点中添加新节点来容易大小,可以轻松大小。“配置”添加节点,该过程提供了一种称为NetKey的加密密钥的过程。新标准使用发布/订阅方法来实现辅助洪水消息中继架构,便于建立大型网络。

安全。内置的安全和隐私是蓝牙Mesh的关键部分。两层加密和认证过程保护所有节点间的通信。配置使用256位椭圆曲线加密。

互操作性。多厂商互操作性得到保证,这意味着来自不同厂商的产品可以一起工作。

有关这个复杂的新网络选项如何工作的详细信息,请访问蓝牙sig网站。

普遍性是轻描淡写的

蓝牙Mesh将大大扩展蓝牙标准的采用。此外,随着新的物联网和其他应用的确定,传统蓝牙和蓝牙低能耗标准将继续增长。尽管这个标准很复杂,但是由蓝牙特别兴趣小组(SIG)维护的标准提供了大量的支持,包括测试和认证,以及访问被称为概要文件的通用应用软件单元。有十几个或更多的芯片和模块制造商提供现成的产品。一个例子是Qualcomm.CSRmesh设备。其QCA4020是一种三模SoC,支持基于BLE 5、Wi-Fi和802.15.4标准,如ZigBee和Thread。QCA4024集成了BLE 5和802.15.4。另一个支持蓝牙mesh的供应商是Silicon Labs,他们的Blue Gecko产品。

现在开始新的时代。蓝牙网格将有助于这种多功能标准,以继续在短程无线空间中的领导地位。Abi Research预测每年蓝牙设备出货量将达到2022多个超过55亿以上的网状网络和近期改进范围,吞吐量和广播容量。

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