Bluetooth Mesh Vernetzung:
Das Paket

Es gibt viele Gründe zu glauben, dass Bluetooth® mesh der erfolgreichste Low-Power-IoT-Standard sein wird . Seine V1.0 bietet viel mehr, als irgendjemand erwartet hat. Er verfügt über alle wesentlichen Bestandteile, einschließlich einer extrem tiefen und flexiblen Anwendungsschicht (die in den Spezifikationen Mesh Model und Mesh Device Properties behandelt wird ). Bevor sie die Art und Weise verändert, wie die Dinge um uns herum kommunizieren, sollten wir herausfinden, was diese neue globale Technologie so revolutionärmacht .

Es gibt viele neuartige und einzigartige Konzepte in mesh, aber der Hauptvorteil und das Unterscheidungsmerkmal ist das Paket. Es ist extrem kompakt. Diese Kompaktheit trägt zur spektralen Effizienz und zum Durchsatz von Bluetooth mesh Netzen bei.

Im Inneren des Pakets

Funk ist ein gemeinsam genutztes Medium, und Kollisionen sind eines der Hauptprobleme, die es zu lösen gilt. Die Rechnung ist einfach: Ein kürzeres Paket bedeutet weniger Kollisionen. Aber wie kurz darf es sein? Die Antwort lautet: bis zu 29 Bytes, wie in Abschnitt 3.4.4 der Spezifikation desMesh Profils beschrieben.

Bluetooth mesh ...ist der erste Funkstandard, der die enormen Erwartungen des IoT erfüllen kann.

Natürlich beginnt ein solches design mit den Grundlagen: komprimierte binäre Nutzdaten anstelle einer Text Darstellung. Für ein breites Spektrum von Anwendungsfällen (einschließlich vernetzter Beleuchtung, Gebäudeautomatisierung Gebäudeautomation und Sensoren), scheinen 11 Bytes für die Nutzdaten der Anwendung angemessen. 1-2 Bytes für einen Opcode und bis zu 10 Byte für Parameter, wie z. B. einen von einem Sensor gemessenen Wert oder ein mehrdimensionales Licht (Helligkeit, Farbton, Sättigung) mit einer Übergangszeit.

Sicherheit und Kontrolle

Darüber hinaus gibt es zwei Elemente, die als Overhead betrachtet werden können (aber es ist ein notwendiger Overhead): Adressierungs-/Verbreitungskontrolle (SRC, DST, CTL+TTL: insgesamt 5 Byte) und Sicherheit (IVI+NID, SEQ, AppMIC und NetMIC). Die IVI+NID ist 1 Byte lang. Dieses Byte hilft bei der Identifizierung eines Netzes (ist dies ein Netz, das ich kenne und für das ich Schlüssel habe, um damit zu interagieren?) SEQ ist 3 Byte lang und bildet zusammen mit dem einzigartigen Konzept eines sich langsam fortpflanzenden IV-Index eine 7 Byte lange Sequenznummer. Jedes Paket, das in einem mesh Netzwerk gesendet wird, hat eine eindeutige Sequenznummer für eine bestimmte SRC-Adresse. Der Clou dabei ist, dass wir nur 3 Bytes in das Luftschnittstellen-Paket aufnehmen. Die restlichen 4 Bytes ändern sich langsam und sind dem Netz bekannt. DieSequenz ist in zwei Bereichen wichtig : zum einen für die Erkennung von wiederholten Paketen (ein sehr trivialer Sicherheitsangriff) und zum anderen als Schlüsselbestandteil von Netzwerk- und Anwendungs-Nonces - siehe Abschnitt 3.8.5 der oben erwähnten Spezifikation.

Überprüfung der Integrität von Nachrichten

MICs (Message Integrity Checks) definieren das Sicherheitsniveau des Systems. Bluetooth Mesh hat eine doppelte Sicherheitsebene - die Netzwerkebene und die Anwendungsebene. Nachrichten können mit zwei unabhängigen Schlüsseln gesichert werden . Dies ist nützlich für Relaisknoten, die eine Nachricht auf der Netzwerkebene authentifizieren und dennoch nicht in der Lage sind, die Nutzdaten der Anwendung zu manipulieren. Eine Glühbirne, die eine Nachricht an ein Türschloss weiterleitet, kann die Nutzdaten nicht ändern, sondern prüft, ob das Paket zu ihrem eigenen Netz gehört. Das MIC der Netzwerkschicht kann entweder 8 oder 4 Byte lang sein. In ihrer kürzeren Form wird sie mit der MIC der Anwendungsschicht kombiniert, die ebenfalls 8 oder 4 Byte lang sein kann. Das Endergebnis ist eine Anwendungsnutzlast, die für fast alle Gebäudeautomatisierungs-, Beleuchtungssteuerungs- und Sensoranwendungen mit hoher Sicherheit und flexibler Adressierung ausreichend ist . Und das alles in einem extrem kompakten Formfaktor. In Kombination mit dem Modulationsschema von Bluetooth Low Energy (LE) ist sie zudem federleicht und enthält alle notwendigen Funkschnittstellenfelder wie Präambel, Zugangsadresse und CRC, insgesamt 47 Oktette. Dadurch dauert eine einzige Übertragung auf einer einzigen Frequenz weniger als 400μs. Das ist 10-mal kürzer als dieÜbertragung einer vergleichbaren Nachricht mit anderen bestehenden Funktechnologien. Bei Verwendung des neuen 2M PHY, der mit Bluetooth 5 eingeführt wurde, kann dieser Vorteil potenziell verdoppelt werden.

 Spektral-effizient

Der Erfolg jedes drahtlosen Systems hängt im Wesentlichen von der spektralen Effizienz ab. Dies ist vergleichbar mit dem Erfolg eines Verkehrsflugzeugs, der im Wesentlichen von seiner Treibstoffeffizienz abhängt. In derKategorie des geringen Stromverbrauchs und der ultrakurzen Nachrichten liefert Bluetooth® mesh eine Größenordnung mehr als andere drahtloseLösungen. Wasdie Datenübertragung anbelangt, so ist dies der erste drahtlose Standard, der dieenormen Erwartungen des IoT-Zeitalters erfüllenkann .

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Bluetooth Mesh Vernetzung: Den Weg für intelligente Beleuchtung ebnen

Bluetooth mesh bringt die herstellerübergreifende Interoperabilität, den geringen Stromverbrauch und die niedrige Latenz von Bluetooth Low Energy in die Welt der gewerblichen Beleuchtung. Entdecken Sie, wie diese innovative Technologie drahtlose Konnektivität in eine drahtlose Plattform für intelligente Beleuchtung verwandeln kann.

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