蓝牙Mesh概念介绍

Posted 2023-04-13

参考技术A 一个智能设备在未加入蓝牙Mesh网络之前称为Device，加入Mesh网络（Porvisioning过程）后，称为Node（节点）。每个Node可以包含多个Element（比如智能插排，每一个插孔都是一个Element），一个Element对应一个Unicast address（16bits，32767个地址，bit15=0）；每个Element可以包含多个Model（用来发送、接收和处理Message），每个Model对应一个Model ID（可以分SIG ModelID和Vendor Model ID），类似这个Model的地址。其中，SIG Model ID是16bits的，SIG组织定义的专用Model ID，SIG Model ID参考例子如下图所示，而Vendor Model ID是32bits的，由16bits的Company ID和16bits的Vendor-assigned Model ID组成。

下图是Mesh网络分层结构，工程师Coding的时候，一般操作其中的Access Layer，也就是打包Access Payload。Access Payload的包结构分为两个字段：Opcode+Parameter。每个Access Payload可以最多是32个Segment（12字节），也即最多384个字节（包含TransMIC），如果TransMIC是4字节，则有效载荷是380字节，可以有3种组合：1字节的Opcode（For Special Message）+379字节的Parametes；2字节的Opcode（For Standard Message）+378字节的Parameters；3字节的Opcode（For Vendor-Specific Message）+377字节的Parameters。当然，如果Unsegment，则Access Payload最多可以有11字节。

Mesh网络是消息驱动的架构，每个Model处理一类Messages，消息分ACK和非ACK消息，比如对应上述的Generic OnOff Server的Model，需要处理以下图所示的Messages。

另外Messages可以支持Transactions（通过Transaction Identifier识别），在一个Transaction里面支持一系列Messages，比如Set，Recall和Clear等。Transaction Identifier可以识别这个消息是个新消息还是一个重发的之前的旧消息。

Generic OnOff Set这个消息的包结构如下图所示：

一个Messages只能对应一个Model，如果需要处理两个相同的Message，则需要设置两个不同的Element和Model来处理。如下图所示，这个智能插排设备需要同时控制两个插座的开和关，因此需要处理两个相同的Generic OnOff Set的Message，当该设备加入Mesh网络成为一个Node后，该Node需要设置两个Element，获得两个unicast address，并配置两个Generic OnOff Server的Model，分别处理Generic OnOff Set的Message（通过Unicast address区别）

关于所有Messages的Opcode定义，可以参考文档《Bluetooth Mesh Profile specification》的4.3.4和文档《Bluetooth Mesh Model specification》的7.1。

蓝牙Mesh智能家居生态圈

蓝牙Mesh智能家居生态简析
这里所说的蓝牙Mesh是指2017年蓝牙技术联盟发布的SIG Mesh协议，私有的蓝牙Mesh不在本文讨论范围。

阿里巴巴：
2017年SIG Mesh标准发布后，第一家支持SIG Mesh的行业巨头，以天猫精灵，阿里平台哥，yunos，阿里云生活物联网平台为基础，建立了全方位的蓝牙Mesh物联网生态。目前几乎所有的天猫精灵都可以做为界蓝牙Mesh网关使用。
阿里巴巴-蓝牙Mesh接入方法：
https://www.aligenie.com/doc/357554/gtgprq

小米：
2019年5月后在售的小爱同学各类智能音箱基本都可以做为独立的蓝牙Mesh网关，小米以智能音箱为基础，构建起了包括智能音箱，外设，开关，插座，灯泡，的全方位蓝牙生态系统。
小米-蓝牙Mesh接入方法：
https://iot.mi.com/new/doc/embedded-development/ble/overview

百度：
国内销量第一，全球销量第三的智能音箱-小度，目前在售的小度在家智能屏和小度音箱，都已经支持蓝牙Mesh协议。且开放第三方接入。
百度-蓝牙Mesh接入方法：
https://dueros.baidu.com/didp/doc/dueros-bot-platform/dbp-smart-home/ble-mesh/ble-mesh-private_markdown

亚马逊：
行业巨头亚马逊在2020年将Echo Dot(4th Gen),Echo Input, Echo Show 8,Echo Show,Echo,Echo Plus,Echo Studio等产品全部升级认证了蓝牙Mesh协议。对蓝牙Mesh的支持力度可见一斑。

亚马逊-蓝牙Mesh接入方法：
https://developer.amazon.com/zh/docs/frustration-free-setup/bluetooth-mesh-overview.html

谷歌：
谷歌的Seamless Setup with Bluetooth是支持蓝牙Mesh设备接入Google Home并控制的，但是需要额外的代理节点设置才能使用Google Home控制蓝牙Mesh设备。
谷歌-蓝牙Mesh接入方法：
https://developers.google.com/assistant/smarthome/develop/seamless-setup

华为
2021年10月华为认证了几款蓝牙Mesh智能音箱，正式使用蓝牙Mesh构建物联网智能生态。

迄今为止，全球销量榜前6的智能音箱，五款内置蓝牙Mesh网关功能，蓝牙Mesh互联设备的很快将迎来爆发式增长。

参考资料：
https://www.bluetooth.com/

CSDN博客仅作为本人工作学习之余的笔记使用，无任何商业目的，如果侵犯了你的隐私或权益，请随时联系作者，本人将及时删除相关内容。