為了幫助工程師打造基于藍牙無線技術的創新IoT產品，Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）已搶先行業推出完整的藍牙5和藍牙網狀網絡（Mesh）軟硬件解決方案。由于藍牙網狀網絡是一項全新標準，因此我們希望通過本篇轉載自Bluetooth SIG博客的“Bluetooth Mesh Networking FAQ”文章，幫助行業人士快速掌握藍牙網狀網絡標準及設計應用基礎知識。

一般市場問題

Q. 什么是Bluetooth? mesh?

A. 藍牙網狀網絡可實現多對多（m：m）設備通信，并針對創建大型設備網絡進行了優化。它非常適合建筑自動化，傳感器網絡，資產跟蹤和其他需要數十臺，數百臺或數千臺設備相互通信的IoT解決方案。

Q. 我在什么地方可以使用Bluetoothmesh?

A. 我們預計Bluetooth Mesh可以在廣泛的市場上使用。我們正在建筑自動化市場看到它很活躍，特別是商業照明解決方案以及多個市場的傳感器網絡解決方案。它非常適合需要數十臺，數百臺或數千臺設備相互通信的物聯網解決方案。

Q. 哪些藍牙版本支持網狀網絡？可以使用現有產品升級藍牙技術的嗎？

A. 網狀網絡采用藍牙低功耗（LE），與核心規格版本4.0及更高版本兼容。只有設計可升級的產品才能在現場得到增強，以支持網狀網絡?？缮壭杂蓭讉€因素決定，如藍牙芯片中可用的內存量。

Q. 為什么要選擇藍牙網狀網絡而不是其他低功耗無線網狀網絡解決方案？

A. 藍牙網狀網絡為開發人員帶來了許多關鍵優勢，包括：

1.工業級解決方案：商業建筑和工廠自動化是低功率網狀網絡的主要新市場機遇。這些市場需要真正的工業級解決方案，并具有Bluetooth Mesh提供的嚴格的可靠性，可擴展性和安全性預期。

2.經過驗證的全球互操作性：當存在真正的多廠商互操作性時，市場才能蓬勃發展，消費者才能放心將您的產品與其他供應商的產品配合使用。藍牙實現了這幾點：

·全棧實現

·以互操作性為中心的規范方法

·經過時間考驗的互操作性工具和流程

3.成熟的，值得信賴的技術：選擇無線連接技術時，您的決策標準應超出基本速度和需求，包括了解技術提供的附加價值和可用的生態系統支持。藍牙是一個值得信賴的品牌，全球認可度達到90％以上。

使用藍牙技術，您可以為您的產品帶來顯著的增值功能，例如信標支持本地化信息和資產跟蹤和尋找服務。藍牙已經培育了一個成熟的生態系統，以確保您能夠以正確的成本找到最佳的技術，同時獲得將產品推向市場所需的開發和測試工具和服務。

Q. 什么時候藍牙網狀網絡可用于商業產品？

A. 今年可以看到有藍牙網狀網絡技術的商業產品。

Q. 我需要怎么做以構建藍牙網狀網絡產品？

A. 要建立藍牙網狀網絡產品，您需要兼容的硬件和軟件。藍牙網狀網絡需要支持GAP Broadcaster和Observer roles的底層藍牙LE 4.x或5.0堆棧，以廣播和掃描數據包。

要在藍牙LE上使用藍牙網狀網絡協議，建議您使用藍牙模塊提供商的SDK，其中包括具有相應API的藍牙網狀網絡協議。

Q. 需要做哪些以構建藍牙網狀網絡手機應用程序？

A. 要開發適用于藍牙網狀網絡產品的智能手機或平板電腦應用程序，如果您的移動操作系統提供合適的API，使應用程序能夠滿足Mesh Profile規范中定義的藍牙LE廣告包的相關要求，則應使用advertising bearer方式。在所有情況下，advertising bearer是首選bearer。在無法使用advertising bearer的地方，您可以使用Bluetooth Mesh代理協議來啟用通過proxy node與網狀網絡的通信。proxy protocol可以在標準藍牙低功耗GAP和GATT API之上實現。

Q. 傳感器解決方案是否將從藍牙廣播轉移到網狀網絡？

A. 是的，我們期望許多傳感器解決方案采用網狀網絡。其范圍，數據容量和安全功能優于廣播，非常適合傳感器網絡。

Q. 藍牙網狀網絡是否具有更高的功耗？

A. 不，傳感器和類似的電池供電設備在藍牙網狀網絡上作為低功耗節點運行。他們只需要每四天醒來至少一次，或者當他們有數據傳輸時，如溫度讀數。這允許非常低的功耗。

Q. 我可以使用藍牙網狀網絡將音樂發送到家中的所有揚聲器嗎？

A. 不，無線音頻產品（如揚聲器）使用藍牙基本速率/增強型數據速率（BR / EDR），其設計用于連續無線連接并針對音頻流進行優化。藍牙網狀網絡使用藍牙LE，其設計用于短突發無線連接，是多對多設備消息傳遞的理想選擇。

網狀網絡規范僅適用于藍牙LE，不支持音頻流。

Q. Mesh是否影響附近運行的其他藍牙無線設備，如聽音樂？

A. 不，您可以繼續聽音樂，同步您的活動跟蹤器，并在網狀網絡中或附近查看智能手表上的通知。

Q. 是否有其他藍牙低能耗網絡拓撲可用？

是的，可用于藍牙LE的其他網絡拓撲包括：

• 點對點：用于創建一對一（1：1）設備通信，是數據傳輸的理想選擇，非常適合連接的設備產品，如健身跟蹤器和健康監視器，以及

• 廣播：用于建立一對多（1：m）設備通信，優化本地化信息共享，是信標解決方案的理想選擇，例如提供興趣點（PoI）信息和項目和方式的信標解決方案，尋找服務。

信息中繼問題

Q 為什么藍牙選擇flood-based消息中繼方式？

A. 對信令中繼的managed flood方式最能滿足實現簡單，可靠和可擴展的網狀網絡的要求。

使用managed flood messaging，不需要創建和管理復雜的路由表。即使在路由解決方案中，可以自動生成表，因此可能會發生重大的網絡中斷。

Managed flood messaging本質上是多路徑，確保信息到達目的地。它也是固有的點對點，允許所有節點直接相互通信。沒有中心集線器或路由節點，沒有單點故障。

在大多數網狀網絡實現中，大量百分比的消息流量是多播的，例如建筑物中控制數十或數百個燈光的單個燈開關。藍牙網絡的managed floodmessaging傳遞方式，結合其發布/訂閱群組消息傳遞模式，為具有高性能的大型網絡提供極高效的消息傳遞。

Q. 所有flood-based的網狀網絡是否功率低？

A. 不，在一個簡單的flood-based網狀網絡中，可以這樣做，但是藍牙技術實現了只有主供電節點用作消息中繼的managed flood方式。低功耗節點，如電池供電的傳感器，不對信息中繼負責。在藍牙網狀網絡中，具有紐扣電池的低功率節點可以運行多年。

Q. 藍牙網狀網絡如何處理多播消息？

Bluetooth Mesh使用發布/訂閱組消息傳遞方式處理多播通信。

將一半的地址空間分配給組地址，并且可以將消息發送到組地址?？梢詫⒚總€節點配置為訂閱一組組地址，并將消息發布到一組組地址。

例如，燈光開關可以向“走廊組”發布“打開”信息，沿著走廊的所有燈將被訂閱相同的“走廊組”地址。但燈也可能被訂購到其他群體，如“地下組”，“全燈組”和“緊急出口路線”組。

Bluetooth Mesh也支持虛擬地址，通過允許128位UUID充當目標地址來擴展組地址。 Label UUID的散列用于減少檢查UUID的開銷。每個哈希值代表數百萬個不同的標簽UUID，增加了潛在的虛擬地址的數量。

配置問題

Q. 什么是配置？

A. 配置是將設備添加到指定的網狀網絡的過程。它將設備轉換為網絡中的節點，并包括安全密鑰分發以及為要添加的設備創建唯一的ID。

Q. 我可以備份我的配置數據并恢復嗎？

A. 是的，您可以備份配置數據。這在規范中沒有定義，所以你可以使用任何你喜歡的備份機制。

一般架構問題

Q. 什么是節點？

節點是藍牙網狀網絡上的配置設備。

Q. 我可以在單個網絡中擁有多少個節點？

A. 雖然該規范允許配置多達32,000個節點，但我們不希望在現實世界中快速實現這些數字。然而，我們已經看到超過1000個節點的代表性網絡，遠遠大于當今市場上的其他低功耗網絡技術。

Q. 藍牙網狀網絡需要不同類型的節點嗎？

不，藍牙網狀網絡的特殊性是，網絡中的所有節點都是分散的，可以直接相互通信。

沒有集中式集線器或路由節點，因此沒有單點故障。然而，為了適應低功率節點，如電池供電的傳感器，只有一些節點執行消息中繼功能。

一些節點承擔附加功能以支持低功耗節點的消息傳遞。這允許低功耗節點保持網絡的一部分，但它一次可以睡幾個小時或幾天，直到需要報告一些信息。因此，使用紐扣電池的低功率節點可以運行多年。

Q. 什么是模型和屬性？

A. 藍牙為開發人員采用了簡單而強大的方法來描述藍牙網狀網絡上的一個節點，并且可以與其他節點進行交互。這種方法是基于一組稱為模型的構建塊。模型由一系列具有定義的功能和行為的功能組成。有四類模型，包括泛型，傳感器，時序和照明。通用模型是基本構建塊，并定義了設備的標準功能，例如具有簡單的開/關狀態的能力。您可以組合通用模型或使用屬性來增強它們。屬性為模型提供了額外的值。

安全問題

Q. 藍牙網狀網絡中的安全性如何處理？

藍牙網狀網絡是一種真正的工業級解決方案，包括其安全方法。

• 使用經過驗證的安全算法對添加到網絡的設備進行配置。這使用256位橢圓曲線和帶外認證來安全地添加設備。

• 所有通信都需要使用128位密鑰的AES-CCM進行保護。所有網格消息都被加密和認證。

• 加密和認證應用于網絡層和應用層兩層。網絡中的所有節點都可以幫助中繼網絡層的消息，而無需讀取其內容。這些內容使用單獨的應用程序密鑰進行保護，提供真正的端到端安全性。

• 每條消息至少具有64位身份驗證，但對于最長的消息，最多可以擁有多達1088位的身份驗證。

• 模型在規范中組織，以對具有不同安全憑證的不同用戶進行交易。這樣可以讓維護人員完全控制網絡配置，同時允許員工進行互動。

• 通過在發送的每個消息上強制新的序列號來防止重播攻擊。

• 設備可以通過使用定義的密鑰更新過程在網狀網絡中列入黑名單。在配置期間，每個設備計算唯一的設備密鑰，只有配置者知道并可以更新。

• 消息通過模糊每個發送的數據包和刷新隱私來保護標識。這意味著即使您在走動時攜帶網狀設備，嗅探網格數據包的人也無法跟蹤您。

Q. 什么樣的安全攻擊是藍牙網狀網絡設計來防止的？

• 通過使用128位密鑰和每個數據包上至少64位的身份驗證來防止強力攻擊。

• 通過使用發送的每個數據包的新序列號并檢查每個收到的數據包來防止重播攻擊。

• 在使用帶外認證的配置期間，使用ECDH加密技術可防止中間人攻擊。

• 使用密鑰刷新過程阻止垃圾郵件攻擊，允許所有剩余設備中的密鑰和將已刪除/損壞的設備列入黑名單。有人拆卸一個被丟棄的設備，它不能顯示任何安全信息。

• 通過使不安全位置的設備與物理上安全的位置具有單獨的密鑰來防止物理上不安全的設備攻擊。這可以防止有人攻擊門鈴并發送消息來解鎖門。

• 通過使客人和訪問者使用一組單獨的鍵臨時訪問網絡，并限制訪問網絡，從而防止訪問者攻擊。這些客人鑰匙的使用壽命有限。

Q. 使用藍牙網狀網絡時，是否會失去隱私？

A. 不，每個網格數據包被模糊化以保護用戶的身份。偵聽網狀分組的攻擊者無法確定哪個設備發送該消息，因為沒有標識值，例如源或目的地址。每次中繼一個消息時，這個混淆信息被改變，消除了跟蹤消息流的能力。

Q. 如果我的鄰居也有藍牙網狀網絡會怎么樣？

A. 每個網格分組包括一個小的標識符，用于確定網格分組所屬的網絡。一個網狀網絡中的設備不能解密或認證來自另一個網狀網絡的網格分組，并且它不會中繼這些消息。每個網狀網絡完全隔離。

可靠性問題

Q. 我如何知道我的藍牙網狀網絡上的節點是否停止工作？

A. 藍牙網狀網絡上的節點發出heartbeat消息。此外，還有一個強制性的Health模型，允許設備發送故障信息。例如，如果設備過熱，則會發送“過熱故障”消息。

Q. 如果節點斷開，流量是否受影響？

A. 否，中繼停止工作的消息的節點不會停止網絡。 Flood消息中繼創建一個固有的自愈網絡，因為消息同時通過多條路由發送。

其他問題

Q. 規格何時可用？

A. 藍牙網狀網絡規范以及使用網狀網絡支持來限定藍牙產品所需的工具現已提供，可訪問此鏈接獲取：https://www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications

Q. Bluetooth Mesh網絡規范的資質認證過程是否與其他藍牙規范有所不同？

A. 不，過程是一樣的。Core Specification Addendum 6 (CSA 6)引入了新的藍牙網狀網絡術語，但產品類型類別和允許組合（在Bluetooth Core Specification第0卷中定義）不變，成員仍然負責滿足資格認證計劃的資格要求參考文件（PRD）。要了解有關為Bluetooth Mesh或任何其他藍牙規范限定新的或修改的產品的更多信息，請查看藍牙Qualification Process。

Q. 今天可以使用藍牙網狀網絡開始符合產品嗎？

A. 是的，如果您準備好符合Bluetooth Mesh的新產品或修改后的產品，請點擊：

https://www.bluetooth.com/develop-with-bluetooth/qualification-listing/qualify-your-product

Q. 我可以通過Bluetooth Mesh低功耗功能來限定我現有的藍牙產品嗎？

A. 否，現有產品無法支持Bluetooth Mesh。然而，這些產品可能已經具有被添加到網狀網絡上的固有能力。

Q. 我應該知道有藍牙網狀網絡的任何品牌改變嗎？

A. 不，所有合格的藍牙產品繼續使用藍牙組合標記和/或圖形標記。點擊下載藍牙品牌指南和注冊商標文件：https://www.bluetooth.com/develop-with-bluetooth/marketing-branding/brand-guide-logos