隨著2009年藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy）的切入，再到現在的藍牙網狀網絡(Mesh)，我們正看到并將看到有更多的新應用出現。早期，家庭/樓宇自動化、信標、照明和資產追蹤/管理等組網應用主要采用Zigbee網絡。然而，Zigbee需要設計路由器/網關，這對開發者形成負擔，因此行業也進一步提出了基于IPv6的Thread網狀網絡標準，形成目前技術三分天下的局面。

對此，Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）亞太區市場拓展高級經理陳雄基先生近期接受專業媒體專訪，針對三大網狀網絡技術標準及設計應用做了詳細的分析，以便設計者能在產品開發初期選用最合適的方案，同時他也介紹了Silicon Labs領先的多協議無線軟硬件產品。歡迎點擊“閱讀原文”至我們的中文論壇瀏覽完整文章內容。

三大網狀網絡技術比較

關于目前市面上三大網狀網狀技術－Bluetooth Mesh、Thread、Zigbee的比較，在實際的應用場景，燈、風扇、門鎖可能已經有Wi-Fi、藍牙無線連接之外的其他連接，這就提出了多協議的需求。比如Amazon Echo就支持Wi-Fi和Zigbee，這就需要支持相應的生態系統。

再就是應用層的需求、性能需求（家庭覆蓋范圍、吞吐量以及是做視頻傳送應用還是做簡單監控應用等）以及IP連接需求（比如Thread就是為了對IPv6提供支持）。

下圖是網狀網絡技術比較。從應用層可以看出，目前Bluetooth Mesh的網絡模型（主要定義燈、開關）相比Zigbee的dotdot還不夠完善，畢竟Zigbee已經有十多年的歷史，比如dotdot對燈（調光、色溫、組網等）、門鎖、傳感器、開關等的定義非常豐富，可以很好配合智能家居使用。

然而，陳雄基補充說Zigbee有路由需求，需要設計網關。這對很多開發者來說是個負擔。因此，具體采用哪種無線連接開發，要根據終端市場需求進行判斷。

另一方面，隨著智能手機的普及，業界也希望直接利用智能手機來實現這些組網應用的訪問與控制，進而實現潛在的云連接。

藍牙網狀網絡崛起

Bluetooth SIG在7月發布了Bluetooth Mesh（藍牙網狀網絡）更新。隨著網狀網絡的加入，藍牙也有潛力被應用于這些場景上。

藍牙網狀網絡擴展了藍牙的覆蓋范圍。早期的藍牙基本速率/增強數據率（BR/EDR）主要用于音頻和語音串流應用。隨著2009年藍牙低功耗（BLE）的切入，再到現在的藍牙網狀網絡，我們正看到并將看到有更多的新應用出現。

以前，藍牙的主流是點對點的應用。“雖然有廠商宣稱自己的產品可以1對多，但仍是星形網絡。”芯科科技（Silicon Labs）公司亞太區高級市場經理陳雄基日前在媒體交流會上向記者表示。

藍牙早期是星形網絡，從中心節點到其他節點是點對點應用。星形網絡有一些先天不足，比如距離限制。網狀網絡可以改善這個問題。它通過將其他節點作為中繼，來增加射頻傳輸距離，從而進行更好覆蓋。

“藍牙網狀網絡通過路由功能解決單點故障問題。它理論上可支持相對多的節點。安全性是一大關注，藍牙網狀網絡提供一定安全支持。”陳雄基強調，“藍牙和WiFi之所以被大眾接受的程度高，在于它們提供良好的互操作性。藍牙網狀網絡從應用層到網絡層、物理層等進行了全部定義。這是與Zigbee和Thread之間的一個重要差異。”

四大功能完整覆蓋各應用場景

藍牙網狀網絡包括中繼功能、低功耗功能、友鄰功能和代理功能。

藍牙網狀網絡需要有至少一個代理節點來實現和手機的通信。手機提供的是藍牙BLE連接，因此代理節點需要同時支持BLE和網狀網絡。“藍牙網狀網絡最大的優勢實際上是支持手機連接，然而現在的手機還不支持藍牙網狀網絡，所以必須通過代理節點來進行切入。”陳雄基補充道。

除了手機和代理節點之間的通信外，其他部分就是網狀網絡部分。其中，絕大部分照明節點都會提供中繼功能（中繼節點）。低功耗功能是指低功耗設備處于睡眠狀態時，需要有朋友節點幫助存儲請求數據。當它醒來時就可以從朋友節點獲取更新數據。這樣就可以保證所有信息都被收到。“代理節點至少要有一個，從而對整個應用場景提供支持，否則與其他私有協議就沒有差異。”陳雄基說。

另外，邊緣節點是指周圍的節點，沒有中繼功能。“節點太多、不停重發會導致無線頻譜無法支撐，而導致整個網絡失去反應。藍牙網狀網絡通過增加邊緣節點選項進行改善。”陳雄基透露。

下圖是藍牙網狀網絡應用層的定義。它和Zigbee、Thread有比較大的差異，進行了詳細底層定義，甚至是開關服務器都有在協議里定義，這樣就能夠提供更好的兼容性。另外它通過傳感器設定服務器、時間服務器等來支持睡眠產品的定時器動作。

面向藍牙網狀網絡應用的Wireless Gecko（小壁虎）產品組合

Silicon Labs為組網應用提供Wireless Gecko產品組合。對于藍牙網狀網絡應用，開發者可選擇SoC芯片或模塊（SiP或PCB模塊）進行開發。

陳雄基說明，對于Blue Gecko的三款SoC產品，EFR32BG13 Blue Gecko鑒于其Flash容量（512kB）和RAM大?。?/span>64kB），最適合藍牙網狀網絡應用。

512kB的Flash允許放BLE和藍牙網狀網絡的協議，同時也能做OTA的更新。同時它提供時鐘功能，其高精度低頻RCO用來取代外置32.768kHz晶振。此外，該芯片也提供能源管理，包括DC-DC轉換和低電壓檢測等。安全則包括一系列加速引擎。在串行接口方面，URART、GPIO、I2C、USART通通提供支持。計時器和觸發器部分加強了時鐘功能。模擬模塊可用作照明驅動。無線部分支持BT 5高速率和遠距離。

對于Blue Gecko藍牙模塊，SiP模塊可直接用于可穿戴設計。它集成了天線、晶振以及所有相關射頻部分（穩定性都已通過測試）。同時也通過了各種認證，包括FCC、CE通用認證，以及各國認證，從而開發人員可以放心使用。

下圖是Blue Gecko模塊產品組合。其中，BGM111是PCB模塊。BGM12x和BGM11S都是SiP模塊。BGM13S的13是指和EFR32BG13對應的型號，S是指SiP模塊。這款模塊將在年底推出，而PCB模塊則是會馬上推出。

開發工具支持

對于硬件，所有Wireless Gecko產品都是基于同一套底板開發。其上可以換不同的模塊，包括不同系列的Wireless Gecko、不同的RF輸出以及不同頻點。對于軟件，Silicon Labs可提供整套相關SDK，把網狀網絡模型和BLE（即GATT、ATT、GAP SM和L2CAP部分）合并，從而讓開發人員可以開發代理節點設備。

陳雄基透露，對于網絡分析，過去絕大部分BLE應用都是做點對點應用，對網絡分析要求很低。而在做網狀網絡時，由于無線頻譜有復雜表現，對網絡分析的要求會相應提高。如果沒有工具分析，開發人員將不知道會發生什么問題。因此，Silicon Labs在硬件上提供Packet trace工具。相對于其他監聽（sniffer）工具只是單純看空中流量，它是直接連到芯片上抓數據。這樣甚至連芯片是否有發信號、收到信號做了哪些處理都清楚。