Bluetooth Mesh Glossar der Begriffe

Grundlegende Konzepte und Terminologie

Mesh Netzwerk

Der Begriff "mesh Netzwerk" bezieht sich auf eine Art von drahtloser Netzwerktopologie, bei der jeder Netzwerkknoten an der Verteilung von Daten über das Netzwerk teilnimmt, indem er Daten an andere Knoten weiterleitet, die sich in Reichweite befinden. Es gibt zwei primäre Techniken, die zur Weiterleitung von Daten in mesh Netzwerken verwendet werden, nämlich Routing und Flooding. Bluetooth mesh Netzwerke verwenden eine spezielle und hoch optimierte Version von Flooding, das so genannte " managed flooding".

Weiterleitung

Mesh Netze, die die Routing-Technik verwenden, senden Daten entlang eines ausgewählten Pfades über bestimmte Knoten, um ihr Ziel zu erreichen. Spezielle Geräte, so genannte Router, sind für die Festlegung der Pfade zuständig, denen die Daten folgen müssen. Diese Abhängigkeit von Routern kann dazu führen, dass einzelne Punkte ausfallen und das Netz nicht robust oder zuverlässig ist.

Überschwemmungen

Mesh Netze, die die Flooding-Technik verwenden, senden Daten so, dass sie von allen Knoten in direkter Reichweite empfangen werden. Diese wiederum leiten die empfangenen Daten weiter, indem sie sie erneut senden, so dass sie von einer anderen Gruppe von Knoten in Reichweite empfangen werden. Nur die Knoten, an die die Daten adressiert waren, werden auf die Daten reagieren.

Flooding bedeutet, dass Nachrichten auf mehreren Wegen ihr Ziel erreichen. Es besteht keine Abhängigkeit von Routern und damit ein wesentlich geringeres Risiko, dass das Netz einzelne Fehlerpunkte enthält. Dies macht mesh Netze, die Flooding verwenden, sehr zuverlässig.

Gesteuerte Überflutung

Bluetooth mesh Die Vernetzung nutzt die Stärken des Flooding-Ansatzes und optimiert seine Funktionsweise so, dass sie sowohl zuverlässig als auch effizient ist. Eine Reihe von Designmerkmalen der Bluetooth mesh Vernetzung tragen zur Effizienz des Managed Flooding bei:

Heartbeats - Heartbeat-Nachrichten werden von Knoten in regelmäßigen Abständen übertragen. Eine Heartbeat-Nachricht zeigt den anderen Knoten im Netz an, dass der Knoten, der die Heartbeat-Nachricht sendet, noch aktiv ist. Darüber hinaus enthalten Heartbeat-Nachrichten Daten, die es den empfangenden Knoten ermöglichen, die Entfernung des Senders zu bestimmen, d. h. die Anzahl der Sprünge, die erforderlich sind, um ihn zu erreichen. Dieses Wissen kann mit dem TTL-Feld ausgenutzt werden.

TTL - TTL ist ein Feld, das alle Bluetooth mesh PDUs enthalten. Es steuert die maximale Anzahl von Sprüngen, über die eine Nachricht weitergeleitet wird. Die Einstellung der TTL ermöglicht es den Knoten, die Weiterleitung zu kontrollieren und Energie zu sparen, indem sichergestellt wird, dass die Nachrichten nicht weiter als nötig weitergeleitet werden. Mit Hilfe von Heartbeat-Nachrichten können die Knoten den optimalen TTL-Wert für jede veröffentlichte Nachricht ermitteln.

Nachrichten-Cache - ein Netzwerk-Nachrichten-Cache muss von allen Knoten implementiert werden. Der Cache enthält alle kürzlich gesehenen Nachrichten, und wenn eine Nachricht im Cache gefunden wird, was bedeutet, dass der Knoten sie bereits gesehen und verarbeitet hat, wird sie sofort verworfen.

Freundschaft - Der wahrscheinlich wichtigste Optimierungsmechanismus in einem Bluetooth mesh Netzwerk wird durch die Kombination von Freundschaftsknoten und Low Power Nodes bereitgestellt. Freundschaftsknoten bieten einen Nachrichten-"Speicher- und Weiterleitungs"-Dienst für zugehörige Low-Power-Knoten. Dadurch können Low-Power-Knoten energieeffizient arbeiten und ihr Funkgerät nur dann in den "Empfangsmodus" schalten, wenn sie den zugehörigen Freund gebeten haben, alle Nachrichten, die er gespeichert hat, zu übermitteln. In der übrigen Zeit wird das Funkgerät des Low-Power-Knotens nur eingeschaltet, wenn er Daten übertragen muss.

Subnetze - Subnetze sind ein Mechanismus, der es ermöglicht, ein Bluetooth mesh Netzwerk zu partitionieren. Dies dient in erster Linie der Sicherheit, hat aber auch den Vorteil, dass Nachrichten, die über ein Subnetz gesendet werden, nicht über dieses hinaus weitergeleitet werden. Dadurch wird Energie gespart.

Gerät

Ein Gerät ist ein Bluetooth Gerät, das bereitgestellt werden kann und somit zu einem Knoten und Mitglied des Netzes wird.

Knotenpunkt

Ein Knoten ist ein Bluetooth Gerät, das bereitgestellt wurde und als solches ein Mitglied eines Netzwerks ist. Ein Knoten kann zu mehr als einem bestimmten Netzwerk gehören.

Netzwerk

Ein mesh Netzwerk ist eine Gruppe von Knoten, die einen gemeinsamen Netzwerkschlüssel haben.

Teilnetz

Netze können ein oder mehrere Subnetze enthalten. Subnetze sollen eine sichere Isolierung verschiedener Bereiche, wie z. B. einzelner Zimmer in einem Hotel, ermöglichen. Ein Knoten ist Mitglied eines Subnetzes, wenn er den Netzwerkschlüssel des Subnetzes besitzt. Ein Knoten kann zu einem oder mehreren Teilnetzen gehören, indem er einen oder mehrere Teilnetz-Netzschlüssel besitzt.

Element

Elemente im Allgemeinen

Ein Element ist eine adressierbare Einheit innerhalb eines Geräts. Das bedeutet, dass es ein Teil eines Geräts ist, das mindestens einen unabhängigen Zustandswert hat, der einen Zustand des Elements darstellt. Alle Knoten müssen mindestens ein Element haben. Einige Knoten werden mehrere Elemente haben. Ein zusammengesetzter Lichtschalter, der mehrere Schalter enthält, könnte zum Beispiel ein Knoten sein, der mehrere Elemente hat.

Primäre Elemente

Das Element in einem Knoten, das das Konfigurationsservermodell enthält, wird als primäres Element bezeichnet.

Adresse

Bluetooth mesh verwendet ein System verschiedener Adresstypen, um einzelne Elemente oder Gruppen von Elementen zu identifizieren.

Unicast-Adressen

Eine Unicast-Adresse identifiziert ein einzelnes, spezifisches Element eines Knotens. Ein Provisioner verwaltet die Zuweisung von Unicast-Adressen und stellt sicher, dass innerhalb eines Netzwerks keine Duplikate zugewiesen werden.

Gruppenadressen

Eine Gruppenadresse ist eine Multicast-Adresse, die ein oder mehrere Elemente repräsentiert. Gruppenadressen werden entweder von der Bluetooth SIG definiert und als SIG Feste Gruppenadressen bezeichnet oder sie werden dynamisch zugewiesen. Es sind bis zu 256 SIG Feste Gruppenadressen zulässig, von denen zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments nur 4 definiert sind. Diese heißen All-proxies, All-friends, All-relays und All-nodes.

In einem mesh Netzwerk kann es bis zu 16383 Gruppenadressen geben.

Virtuelle Adressen

Eine virtuelle Adresse ist eine Adresse, die einem oder mehreren Elementen zugewiesen werden kann, die sich über einen oder mehrere Knoten erstrecken. Sie hat die Form eines 128-Bit-UUID-Werts, mit dem jedes Element verknüpft werden kann, und ähnelt einem Etikett.

In einem Netz mesh kann es bis zu 70 Billionen virtuelle Adressen geben.

Die nicht zugewiesene Adresse

Dies ist ein spezieller Adresstyp mit einem Wert von 0x0000. Seine Verwendung zeigt an, dass ein Element noch nicht konfiguriert wurde oder dass ihm eine Unicast-Adresse zugewiesen wurde.

Adresse veröffentlichen

Eine Adresse, die als Ziel verwendet wird, an das Nachrichten veröffentlicht werden, wird als Veröffentlichungsadresse bezeichnet. Eine Veröffentlichungsadresse kann eine Unicast-Adresse, eine vorkonfigurierte Gruppenadresse oder eine virtuelle Adresse sein.

Zielort (DST)

Die Adresse, an die eine Nachricht gesendet wird.

Quelle

Die Adresse, von der eine Nachricht gesendet wird.

TTL

TTL steht für Time To Live und ist ein Feld in mesh Netzwerk-PDUs. Sein Zweck ist es, zu kontrollieren, ob eine empfangene Nachricht weitergeleitet werden soll oder nicht, und die Gesamtzahl der Sprünge zu begrenzen, über die eine Nachricht schließlich innerhalb des Netzes weitergeleitet wird. Ein Wert von Null bedeutet, dass eine Nachricht nicht weitergeleitet wurde und auch nicht weitergeleitet werden sollte. Dies bedeutet, dass ein Knoten eine Nachricht an andere Knoten senden kann, die sich in direkter Funkreichweite befinden(Nachbarn), und angeben kann, dass der/die empfangende(n) Knoten die Nachricht nicht weiterleiten sollen. Wenn eine Nachricht mit einer TTL von 2 oder mehr gesendet wird, wird bei jeder Weiterleitung der TTL-Wert verringert. Ein Wert von 1 bedeutet dann, dass die Nachricht mindestens einmal weitergeleitet worden sein kann, aber nicht erneut weitergeleitet werden sollte.

Nachbarn

Die Knoten, die sich in direkter Funkreichweite befinden (d. h. nur einen Sprung entfernt sind), werden als Nachbarn bezeichnet.

Merkmal

Merkmale definieren einige der grundlegendsten Funktionen eines Knotens. Alle Knoten haben die Fähigkeit, mesh Nachrichten zu senden und zu empfangen. Knoten können auch optional eine oder mehrere zusätzliche Funktionen unterstützen, von denen die folgenden derzeit definiert sind. Beachten Sie, dass eine Funktion auf einem bestimmten Gerät aktiviert oder deaktiviert sein kann.

Die Relay-Funktion

Die Fähigkeit, mesh Nachrichten über den Werbeträger zu empfangen und erneut zu senden, um größere Netzwerke zu ermöglichen. Ein Knoten, der die Relay-Funktion unterstützt und die Relay-Funktion aktiviert hat, wird als Relay-Knoten bezeichnet.

Die Proxy-Funktion

Die Fähigkeit, mesh Nachrichten zwischen GATT- und Werbeträgern zu empfangen und erneut zu senden. Ein Knoten, der die Proxy-Funktion unterstützt und die Proxy-Funktion aktiviert hat, wird als Proxy-Knoten bezeichnet.

Die Energiesparfunktion

Die Fähigkeit, innerhalb eines mesh Netzwerks mit deutlich reduzierten Arbeitszyklen des Empfängers zu arbeiten, wenn er mit einem Knoten zusammenarbeitet, der die Friend-Funktion unterstützt. Ein Knoten, der die Low-Power-Funktion unterstützt und die Low-Power-Funktion aktiviert hat, wird als Low-Power-Knoten (LPN) bezeichnet.

Die Freundschaftsfunktion

Die Fähigkeit, einem Knoten, der die Energiesparfunktion unterstützt, zu helfen, effizient zu arbeiten, indem er Nachrichten, die für diesen Knoten bestimmt sind, speichert und sie nur dann ausliefert, wenn der Energiesparknoten den Freundesknoten abfragt. Ein Knoten, der die Freundschaftsfunktion unterstützt und die Freundschaftsfunktion aktiviert hat, wird als Freundschaftsknoten bezeichnet. Die Beziehung zwischen dem Freund und dem Low-Power-Knoten wird als Freundschaft bezeichnet.

Modell

Ein Modell definiert eine Reihe von Zuständen, Zustandsübergängen, Zustandsbindungen, Nachrichten und anderen zugehörigen Verhaltensweisen. Ein Element innerhalb eines Knotens muss ein oder mehrere Modelle unterstützen, und es sind das Modell oder die Modelle, die die Funktionalität eines Elements definieren. Es gibt eine Reihe von Modellen, die von Bluetooth SIG definiert werden, und viele von ihnen sind absichtlich als "generische" Modelle positioniert, die für eine Vielzahl von Gerätetypen von Nutzen sein können.

Die gesamte Kommunikation innerhalb eines Bluetooth mesh Netzes erfolgt über Nachrichten, die als Teil einer Modellspezifikation definiert sind.

Es gibt zwei Arten von Modellen: Server und Client.

Ein Modell kann ein anderes Modell erweitern. Modelle, die keine anderen Modelle erweitern, werden als "Stammmodelle" bezeichnet. Das Ändern eines Modells durch Hinzufügen oder Entfernen eines Verhaltens ist nicht zulässig. Die richtige Reaktion auf neue Anforderungen ist die Erweiterung des bestehenden Modells.

Das Konzept eines Modells lässt sich am besten anhand eines Beispiels verstehen.

Das einfachste generische Modell ist das generische OnOff-Server-Modell. Es definiert einen einzigen Zustand, genannt Generic OnOff, der einen Wert von 0x00 für Off oder 0x01 für On haben kann. Das Modell definiert vier Arten von Nachrichten. Die vier Nachrichten sind:

1. Generisch EinAus Holen
2. Allgemeiner EinAus-Satz
3. Allgemein EinAus Eingestellt Unbestätigt
4. Allgemeiner EinAus-Status

Die Generic OnOff Get Message, wenn sie von einem Element empfangen wird, das das Generic OnOff Server Model unterstützt, veranlasst das Element, mit einer Generic OnOff Status Message zu antworten, die den aktuellen Wert des Generic OnOff Status meldet.

Die generische OnOff-Set-Meldung bewirkt, wenn sie von einem Element empfangen wird, das das generische OnOff-Server-Modell unterstützt, eine Änderung des Werts des generischen OnOff-Zustands, und es ist zu erwarten, dass das physische Gerät, in dem das Element enthalten ist, diese Änderung des Zustandswerts in irgendeiner erwarteten Weise widerspiegelt (z. B. ein Licht, das ein- oder ausgeschaltet wird). Generic OnOff Set ist als Acknowledged Message bekannt, was bedeutet, dass sie eine Antwort vom Element erfordert. Im Fall von Generic OnOff Set ist die erwartete Antwort eine Generic OnOff Status Message.

Die generische OnOff Set Unacknowledged Message hat die gleiche Semantik wie die generische OnOff Set Message, außer dass das Element nicht mit einer Status Message antworten muss.

Die generische OnOff-Statusmeldung kann von einem Element gesendet werden, um seinen OnOff-Status zu melden. Es handelt sich um eine unbestätigte Nachricht, die von den Elementen, die sie empfangen, nicht beantwortet werden muss.

Die von Bluetooth SIG definierten Modelle sind als SIG Modelle bekannt. Anbieter können auch ihre eigenen Modelle definieren, die dann als Anbietermodelle bezeichnet werden.

Konfiguration Modell

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie ein mesh Netzwerkgerät konfiguriert werden kann, und dies wird durch die Zuständedargestellt , diedurch das Configuration Server Model definiert sind. So gibt beispielsweise der Status "Secure Network Beacon" an, ob der Knoten als Secure Network Beacon sendet oder nicht, der Status " Friend" zeigt an, ob die Funktion "Friend" unterstützt wird oder nicht, und die " AppKey List" enthält die Liste der Anwendungsschlüssel für Anwendungen, mit denen dieser Knoten verbunden ist. Das Configuration Server Model ermöglicht die Konfiguration solcher Statuswerte über das Configuration Client Model.

Zusammensetzung Daten

Composition Data ist ein Statuswert, der zum Configuration Server Model gehört und immer in allen primären Elementen vorhanden ist. Er enthält Informationen über den Knoten, die darin enthaltenen Elemente und die von ihm unterstützten Modelle und Funktionen. Es handelt sich um einen zusammengesetzten Zustand, der aus einer oder mehreren Seiten mit Informationen besteht.

Anmeldung

Mesh Anwendungen nutzen das mesh Netzwerk und eine Kombination aus einem oder mehreren Client-, Server- und/oder Controller-Modellen, umFunktionen auf Benutzerebene bereitzustellen, typischerweise mit verwandten Gerätetypen. So könnte z.B. eine mesh Beleuchtungsanwendung das Generic OnOff Server Model und das Generic OnOff Client Model für die Steuerung einfacher Leuchten sowie das Generic Level Server Model und das Generic Level Client Model für die Steuerung dimmbarer Leuchten beinhalten.

Staat

Ein Zustand stellt den Zustand eines bestimmten Aspekts eines Elements zusammen mit einigen zugehörigen Verhaltensweisen dar. Beispielsweise könnte ein einfacher Glühbirnenknoten, der nur ein primäres Element enthält, das generische OnOff-Modell unterstützen, das den generischen OnOff-Zustand enthält. Dieser Zustand definiert einen Wert von 0x00, der anzeigt, dass die Glühbirne derzeit AUS ist, und 0x01, was bedeutet, dass sie EIN ist.

Zustände können mehrdimensional sein. Der Zustand Licht HSL kombiniert beispielsweise die Werte für Farbton, Helligkeit und Sättigung in einem einzigen Zustand.

Charakteristisch

Ein Merkmal ist ein Datentyp, der eine bestimmte Art von Eigenschaftsdaten darstellt, die von einem Server bereitgestellt werden. Bluetooth Merkmale sind sowohl für Bluetooth mesh als auch für Bluetooth Low Energy GATT relevant. Merkmale definieren einen Typ, ein Datenformat (z.B. uint8), die Einheiten, in denen der Wert einer Instanz des Merkmals ausgedrückt wird (z.B. Grad Celsius), und manchmal auch gültige Wertebereiche oder Aufzählungen, die für den Typ gültig sind.

Merkmale sind nicht mit einem Kontext verbunden und haben keine definierten Verhaltensweisen.

Eigentum

Eine Eigenschaft liefert den Kontext für die Interpretation einer konkreten Instanz eines Merkmals.

Das Merkmal Temperatur 8 beispielsweise ist ein Typ, der eine Temperaturmessung darstellt, das Format uint8 hat und Einheiten von 0,5 Grad Celsius verwendet. Für dieses Merkmal sind mehrere Eigenschaften definiert, so dass es in verschiedenen Kontexten interpretiert werden kann. Die Eigenschaft "Present Indoor Ambient Temperature" gibt an, dass das Merkmal Temperatur 8 als eine Messung interpretiert werden sollte, die in Innenräumen vorgenommen wurde, während die Eigenschaft "Present Outdoor Ambient Temperature" sich auf Messungen bezieht, die im Freien vorgenommen wurden, und die Eigenschaft "Present Ambient Temperature" ist nicht spezifisch in Bezug auf die Art des Standorts, was aus anderen Standorteigenschaften abgeleitet werden muss.

Merkmalswerte werden entweder als skalare Werte oder als nicht-skalare Werte betrachtet. In beiden Fällen muss der Rohwert einer Eigenschaft nach bestimmten Regeln interpretiert werden. Nicht skalare Werte werden einfach gemäß dem Feld Format des zugehörigen Merkmals in dessen Definition interpretiert. Skalare Werte werden interpretiert, indem eine Gleichung auf jedes Feld des Merkmals angewendet wird, die eine Reihe von Parametern beinhaltet, die für jedes einzelne Feld des Merkmals definiert sind. Die verwendete Gleichung lautet:

R = C * M * 10d * 2b

wo:

• R = dargestellter Wert
• C = Rohwert
• M = Multiplikator
• d = dezimaler Exponent
• b = binärer Exponent

Zustände, die in mesh Operationen involviert sind, werden aus dem Opcode der mesh Nachricht abgeleitet, während auf Eigenschaften explizit durch eine Eigenschafts-ID in eigenschaftsbezogenen Nachrichten wie der Generic User Property Get Nachricht verwiesen wird.

Zustand Übergang

Der Wechsel von einem Zustand in einen anderen wird als Zustandsübergang bezeichnet. Verschiedene Dinge können einen Zustandsübergang auslösen. Eine "gesetzte Nachricht", die bei einem Element eintrifft und dort verarbeitet wird, würde wahrscheinlich einen Zustandsübergang auslösen. Implementierungen können Zustandsübergänge als Folge von asynchronen Aktionen auslösen, wie z. B. eine Aktion, die durch einen lokalen Zeitgeber ausgelöst wird. Physikalische Interaktionen eines Benutzers mit einem Gerät, z. B. das Drücken einer Taste, können ebenfalls einen Zustandsübergang auslösen.

Zustandsübergänge können augenblicklich erfolgen oder eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Die Zeit, die ein Zustandfür den Übergang von einem Zustandswert zu einem anderen Zielzustandswert benötigt, wird als Übergangszeit bezeichnet.

Bei einigen Meldungen kann eine Übergangsverzögerung angegeben werden, die eine Zeitspanne angibt, die vergehen muss, bevor ein Zustandsübergang beginnt.

Staatliche Bindung

Modelle können Beziehungen zwischen einem Zustand und einem anderen definieren, wobei eine Änderung im ersten Zustand eine definierte Änderung im anderen Zustand auslöst. Die Beziehung zwischen diesen beiden Zuständen und die Definition der Änderungen, die der eine im anderen auslösen kann, wird als State Binding bezeichnet. Zustandsbindungen können zwischen Zuständen desselben Modells oder verschiedener Modelle bestehen. Ein State kann an mehrere andere States gebunden sein.

Zeit Zustand

Der Zeitstatus stellt die aktuelle Zeit in Form der aktuellen TAI-Zeit, des TAI-UTC-Deltas und des lokalen Zeitzonen-Offsets dar. Er spielt eine Schlüsselrolle bei der Ausführung von Szenen.

Zeitbehörde

Time Authority ist ein Bitfeld innerhalb des Time State. Ist es auf 1 gesetzt, bedeutet dies, dass das Element Zugang zu einer zuverlässigen Zeitquelle hat. Bei der zuverlässigen Zeitquelle kann es sich um eine externe Quelle handeln, z. B. GPS oder NTP, oder um eine Echtzeituhr, die in das Element oder seinen übergeordneten Knoten integriert ist.

Mesh Zeitbehörde

Ein Knoten kann verschiedene Rollen bei der Verbreitung der Zeit über mesh spielen, und die jeweilige Rolle, die ein Knoten spielt, wird durch den Status der Zeitrolle angegeben. Ein Knoten, der die Rolle der Mesh Time Authority spielt, veröffentlicht Zeitstatusmeldungen, verarbeitet aber keine empfangenen Zeitstatusmeldungen.

Mesh Zeitkunde

Ein Knoten kann verschiedene Rollen bei der Verbreitung der Zeit über mesh spielen, und die jeweilige Rolle, die ein Knoten spielt, wird durch den Status der Zeitrolle angegeben. Ein Knoten, der die Rolle des Mesh Time Client spielt, verarbeitet empfangene Zeitstatusmeldungen, veröffentlicht sie aber nicht.

Mesh Zeitstaffel

Ein Knoten kann verschiedene Rollen bei der Verbreitung der Zeit über mesh spielen, und die jeweilige Rolle, die ein Knoten spielt, wird durch den Status der Zeitrolle angegeben. Ein Knoten, der die Rolle des Mesh Zeitrelais spielt, veröffentlicht sowohl Zeitstatusmeldungen als auch verarbeitet empfangene Zeitstatusmeldungen.

TAI

Die Internationale Atomzeit, der Zeitstandard, auf dem die Zeiten von Bluetooth mesh basieren.

TAI-UTC-Delta

Die Anzahl der Sekunden zwischen der TAI-Zeit und der UTC-Zeit

UTC

Koordinierte Weltzeit (Coordinated Universal Time), ein allgemein verwendeter Standard zur Regelung von Uhren.

Nachricht

Die Kommunikation zwischen Knoten in einem mesh Netzwerk erfolgt durch das Senden von Nachrichten. Nachrichten sind mit Modellen verbunden und arbeiten mit Zuständen. Einige Nachrichten erfordern eine Antwort und werden als bestätigte Nachrichten bezeichnet. Andere erfordern keine Antwort und werden als unbestätigte Nachrichten bezeichnet. Zu den üblichen Nachrichtentypen gehören solche, die den aktuellen Wert eines bestimmten Zustands in einem bestimmten Element anfordern, solche, die anfordern, dass der Wert eines bestimmten Zustands in einem bestimmten Element geändert wird, und solche, die den aktuellen Wert eines Zustands melden, möglicherweise als Antwort auf den Zustandswert, der von einem anderen Knoten über eine bestätigte Nachricht angefordert wurde.

Zugang Nachricht

Eine Zugangsnachricht ist eine Klasse von mesh Nachrichten, die entweder von einem Modell an die Zugangsschicht gesendet oder von einem Modell von der Zugangsschicht empfangen werden. Access Messages dienen der Meldung oder Einstellung des Status.

Kontrollmeldung

Kontrollnachrichten sind eine Art von mesh Nachrichten, die sich auf den Betrieb des mesh Netzwerks beziehen. Beispiele hierfür sind Heartbeat-Nachrichten und Friend-Request-Nachrichten. Kontrollnachrichten werden in den oberen und unteren Transportschichtendes mesh Protokollstapels verarbeitet.

Bestätigte Nachricht

Eine bestätigte Nachricht ist eine Klasse von mesh Zugangsnachrichten, die immer beantwortet werden müssen. Antworten sind normalerweise Statusmeldungen. Wird keine Antwort auf eine bestätigte Nachricht empfangen, muss der Absender die Nachricht erneut übermitteln oder abbrechen. Um die Möglichkeit zu vermeiden, dass beim empfangenden Element versehentlich mehrere Zustandsübergänge ausgelöst werden, wenn eine erneute Übertragung erforderlich ist, müssen die mit bestätigten Nachrichten verbundenen Operationen idempotent sein.

Unbeantwortete Nachricht

Eine unbestätigte Nachricht ist eine Klasse von mesh Zugangsnachrichten, auf die keine Antwort erforderlich ist. Statusmeldungen sindein Beispiel für unbestätigte Meldungen.

Mesh Leuchtfeuer

Mesh beacons sind Pakete, die regelmäßig von Knoten und unprovisionierten Geräten angekündigt werden. Die mesh Beacon-Nutzlast ist in einem Bluetooth GAP-AD-Typ mit der Bezeichnung Mesh Beacon-AD-Typ enthalten. Weitere Informationen über AD-Typen im Allgemeinen finden Sie in der Bluetooth Core Specification Supplement.

Derzeit sind zwei Arten von mesh Beacons definiert: Unprovisioned Device Beacon und Secure Network Beacon.

Der Unprovisioned Device Beacon ermöglicht es einem Provisioner, das Gerät zu erkennen und das Provisioning-Verfahren einzuleiten.

Der Secure Network Beacon wird verwendet, um den Sicherheitsstatus eines Knotens in Bezug auf ein bestimmtes Teilnetz, dem der Knoten angehört, in Bezug auf die Sicherheitsverfahren IV-Update und Schlüsselaktualisierung anzuzeigen.

Statusmeldung

Eine Statusmeldung ist eine Klasse von mesh Nachrichten, die dazu dient, den aktuellen Wert eines bestimmten Status zu übermitteln. Sie kann als Antwort auf eine Acknowledged Message oder als Reaktion auf eine lokal ausgelöste Zustandsänderung oder auf einer zeitlichen Basis gesendet werden.

Entdempotenz

Eine Operation, die bei einmaliger oder mehrfacher Ausführung das gleiche Ergebnis liefert, wird als idempotent bezeichnet. Mesh Nachrichten müssen mit idempotenten Operationen verbunden sein.

Veröffentlichen / Abonnieren

Nachrichten, die über das Netz mesh gesendet und empfangen werden, entsprechen einem Publish-Subscribe-Kommunikationsmodell.

Das Senden von Nachrichten von einem Knoten an eine Gruppe von einem oder mehreren anderen Knoten wird als Veröffentlichen bezeichnet. Das Konfigurieren eines Knotens für den Empfang bestimmter Nachrichten wird als "Abonnieren" bezeichnet.

Knoten können unaufgefordert Nachrichten veröffentlichen oder Nachrichten als Antwort auf andere Nachrichten veröffentlichen.

Unerbetene Nachrichten können an eine Unicast-Adresse, eine Gruppenadresse oder eine virtuelle Adresse veröffentlicht werden. Die Adresse, an die die Nachrichten veröffentlicht werden, wird als Veröffentlichungsadresse bezeichnet. Antwortnachrichten werden immer an die Quelladresse der Nachricht, an die eine Antwort gesendet wird, veröffentlicht.

Die Liste der Veröffentlichungsadressen, die ein Knoten abonniert hat, wird in einer Abonnementliste gespeichert, die Teil des Konfigurationsservermodells ist. Die Adressen in der Abonnementliste werden verwendet, um empfangene Nachrichten auszuwählen oder herauszufiltern.

Server

In einem Netz mesh implementiert ein Element, das ein Server ist, ein Servermodell und verfügt über ein oder mehrere Zustandselemente, die Zustandsübergängen unterworfen sein können. Zustandsübergänge können durch von Clients empfangene Nachrichten ausgelöst werden.

Kunde

In einem mesh Netzwerk ist ein Client ein Element, das ein Client-Modell implementiert und das Nachrichten an einen Server sendet. Im Gegensatz zu einem Server hat ein Client keinen Status.

Kontrollmodell

Ein Kontrollmodell, das von einem Element implementiert wird, verleiht ihm die Fähigkeit, sowohl als Client zu fungieren, der mit anderen kompatiblen Servern kommunizieren kann, als auch als Server, der mit anderen kompatiblen Clients kommunizieren kann. Kontrollmodelle können eine Kontrolllogik enthalten, die die Regeln für die Koordinierung der Interaktionen zwischen dem Kontrollmodell und anderen Client- und Servermodellen festlegt.

Träger

Ein Bearer ist ein Kommunikationssystem oder ein Protokollstapel, der für die Datenübertragung zwischen Endpunkten im Auftrag eines anderen Systems oder Protokollstapels verwendet wird. Der Bearer wird in der Regel so beschrieben oder dargestellt, dass er unter einem anderen Stack sitzt, der über ihm sitzt, und diesem Dienste zur Verfügung stellt. So könnte beispielsweise das Wireless Application Protocol, eine frühe mobile Internettechnologie, über mehrere verschiedene Träger verwendet werden, darunter SMS und GPRS. Bluetooth mesh kann über einen von zwei Trägern verwendet werden, den Advertising Bearer oder den GATT Bearer.

Träger der Werbung

Einer der verfügbaren Bearer im Bluetooth mesh Stack. Dieser Träger nutzt die Bluetooth GAP-Werbung und das Scannen, um Nachrichten zu empfangen und Nachrichten von/an andere Knoten zu senden.

GATT-Träger

Einer der verfügbaren Bearer im Bluetooth mesh Stack. Dieser Träger ermöglicht es einem Gerät, das den Advertising Bearer nicht unterstützt, indirekt mit Knoten eines mesh Netzwerks zu kommunizieren, die ihn unterstützen, indem sie ein als Proxy-Protokoll bekanntes Protokoll verwenden. Ein Knoten, der in der Lage ist, mesh Nachrichten zwischen Knoten, die den Advertising Bearer verwenden, und Knoten, die den GATT Bearer verwenden, weiterzuleiten, wird als Proxy-Knoten bezeichnet.

PDUs des Proxy-Protokolls werden von einem GATT-Inhaber-Client gesendet, indem sie in ein GATT-Merkmal im Proxy-Knoten, das Mesh Proxy Data In-Merkmal, geschrieben werden. PDUs werden von einem GATT-Träger-Client als Benachrichtigungsnachrichten in Bezug auf das GATT Mesh Proxy Data Out Merkmal empfangen.

Mesh Bereitstellungsdienst

Der Mesh Provisioning Service ist ein GATT-Dienst, der von einem Proxy-Knoten implementiert wird und die PDUs des Proxy-Protokolls unterstützt, die sich mit Provisioning befassen.

Mesh Proxy-Dienst

Der Mesh Proxy-Dienst ist ein GATT-Dienst, der von einem Proxy-Knoten implementiert wird und die PDUs des Proxy-Protokolls unterstützt, die nicht die Bereitstellung betreffen.

Proxy-Klient

Der Mesh Proxy-Dienst definiert, wie alle GATT-Dienste, eine Client- und eine Server-Rolle. Ein Bluetooth Gerät, das eine Verbindung zu einem Knoten herstellt und mit diesem interagiert, der den Mesh Proxy-Dienst implementiert, wird als Proxy-Client in Bezug auf seine Interaktion mit dem anderen Gerät bezeichnet, das in diesem Zusammenhang als Proxy-Server bezeichnet wird.

Proxy-Server

Der Mesh Proxy-Dienst definiert, wie alle GATT-Dienste, eine Client- und eine Server-Rolle. Ein Bluetooth mesh Proxy-Knoten, der den Mesh Proxy-Dienst implementiert, gilt als Proxy-Server in Bezug auf seine Interaktion mit einem angeschlossenen GATT-Client, der in diesem Zusammenhang als Proxy-Client bezeichnet wird.

Proxy-Konfigurationsnachricht

Proxy-Clients können genau kontrollieren, welchen Netzwerkverkehr sie empfangen, indem sie einen Filter konfigurieren, den der Proxy-Server anwendet. Proxy-Konfigurationsmeldungen werden zwischen einem Proxy-Client und einem Proxy-Server ausgetauscht und ermöglichen die Konfiguration des Proxy-Filters.

Proxy-Filter

Proxy-Clients können steuern, welchen Netzwerkverkehr sie empfangen, indem sie einen Filter konfigurieren, den der Proxy-Server anwendet. Dieser Filter wird als Proxy-Filter bezeichnet. Filter haben die Form von Annahmelisten und Ablehnungslisten und geben jeweils Listen von Zieladressen an. Die Adressen in der Liste können eine beliebige Mischung der unterstützten Adresstypen sein, nämlich Unicast-, Gruppen- oder virtuelle Adressen. Nachrichten mit Zieladressen, die nicht in einem Filter der Annahmeliste enthalten sind, werden vom Proxy-Filter des Proxy-Servers verworfen. Ebenso werden Nachrichten mit Zieladressen, die in Filtern der Reject-Liste enthalten sind, verworfen. Proxy-Konfigurationsmeldungen werden zwischen dem Proxy-Client und dem Proxy-Server ausgetauscht und ermöglichen die Konfiguration des Proxy-Filters. .

Identität des Knotens

Node Identity (Knotenidentität) ist der Name eines Feldes, das im Feld Service Data (Dienstdaten) in den von Bluetooth mesh Proxy-Knoten gesendeten Werbepaketen enthalten ist. Sein Wert ergibt sich aus einer Kombination der Unicast-Adresse des Proxy-Knotens und einer Netzwerkkennung, z. B. der Netzwerkkennung für eines der Subnetze, in denen er aktiviert ist.

Herzschlag

Die Knoten können so konfiguriert werden, dass sie in regelmäßigen Abständen eine so genannte Heartbeat-Nachricht senden. Der Zweck der Heartbeat-Nachricht besteht darin, anderen Knoten anzuzeigen, dass der Knoten, der die Heartbeat-Nachricht sendet, noch aktiv ist, und die Bestimmung seiner Entfernung zum Empfänger zu ermöglichen, d. h. die Anzahl der für die Zustellung der Heartbeat-Nachricht erforderlichen Sprünge.

Das Heartbeat-Verhalten wird über das Configuration Server Model konfiguriert. Unter anderem ist es möglich, die Adresse zu konfigurieren, an die Heartbeat-Nachrichten gesendet werden müssen (in der Regel eine Gruppenadresse), die Häufigkeit, mit der eine Heartbeat-Nachricht gesendet werden muss, und ob Heartbeat-Nachrichten unbegrenzt oder für eine begrenzte und festgelegte Anzahl von Malen gesendet werden sollen.

Heartbeat-Nachrichten enthalten die vom Heartbeat-Absender festgelegte TTL und behalten diese unverändert bei. Dies ermöglicht es den Empfängern festzustellen, wie viele Sprünge die Nachricht gebraucht hat, um anzukommen, und daher die Nachrichten, die sie anschließend an den Heartbeat-Quellknoten richten, zu optimieren, indem sie die TTL auf einen Wert setzen, der nicht höher als nötig ist.

Die Knoten können so konfiguriert werden, dass sie Heartbeat-Nachrichten senden, wenn bestimmte Knotenfunktionen aktiviert oder deaktiviert werden.

Freundschaftsanfrage

Eine Freundschaftsanfrage ist eine Art von Kontrollnachricht, die von einem Low Power Node gesendet wird, um die Suche nach einem Freund einzuleiten.

Weitere Daten

MD ist ein Akronym, das für More Data (mehr Daten) steht und der Name eines Einzelbitfeldes ist, das in PDUs der Zugangsschicht zu finden ist, um einem Low Power Node (LPN ) anzuzeigen, dass der Freund, der die Nachricht gesendet hat, mindestens eine weitere Nachricht zu senden hat.

Schauplatz

Eine Szene ist eine gespeicherte Sammlung von Zuständen, die durch den Empfang einer bestimmten Nachricht oder zu einem bestimmten Zeitpunkt abgerufen und aktuell gemacht werden können. Szenen werden durch eine 16-Bit-Szenennummer identifiziert, die innerhalb des Netzes mesh eindeutig ist.

Mit Hilfe von Szenen können ganze Umgebungen, wie z. B. ein Raum, in einer einzigen, koordinierten Aktion in einen vordefinierten, komplementären Zustand versetzt werden, und zwar alle mesh Knoten, die Beleuchtung, die Heizung, die Klimaanlage usw.

Szene-Register

Das Szenenregister ist ein Array mit 17 gespeicherten Szenennummern, wobei das erste Arrayelement an der Indexposition Null die Szenennummer der derzeit aktiven Szene oder einen Wert von 0x0000 enthält, wenn keine Szene aktiv ist. Die anderen Arrayelemente enthalten die Szenennummer einer gespeicherten Szene oder den Wert 0x0000, wenn keine Szene in diesem Arrayelement des Szenenregisters gespeichert ist.

Sicherheits-Schlüssel

Die Spezifikation Bluetooth mesh definiert zwei Haupttypen von Sicherheitsschlüsseln: Netzwerkschlüssel (NetKeys) und Anwendungsschlüssel (AppKeys) sowie einen speziellen Typ von AppKey, der als Geräteschlüssel (DevKeys) bezeichnet wird.

Netzwerkschlüssel (NetKey)

Ein NetKey sichert die Kommunikation auf der Netzwerkschicht und wird von allen Knoten im Netzwerk oder allen Knoten in einem bestimmten Subnetz gemeinsam genutzt. Der Besitz eines bestimmten NetKey definiert die Zugehörigkeit zu einem bestimmten mesh Netzwerk oder Subnetz.

Anwendungsschlüssel (AppKey)

Ein AppKey sichert die Kommunikation auf der Zugangsebene und wird von allen Knoten, die an einer bestimmten mesh Anwendung teilnehmen, gemeinsam genutzt. Ein Provisioner ist für die Erzeugung und Verteilung von AppKeys verantwortlich.

Geräteschlüssel (DevKey)

Jeder Knoten verfügt über einen eindeutigen DevKey. Nur der Knoten, zu dem der DevKey gehört, und ein Provisioner kennen den DevKey, der zur Sicherung der Kommunikation zwischen dem Knoten und dem Provisioner verwendet wird.

Netzwerk-ID

Eine Netzwerk-ID ist eine eindeutige, öffentliche Kennung, die von einem Netzwerkschlüssel abgeleitet ist. Ihr Zweck ist es, das schnelle und effiziente Nachschlagen von Netzwerkschlüsseln für die Verwendung bei Authentifizierungs- und Verschlüsselungsvorgängen zu ermöglichen.

Schlüssel-Index

NetKeys und AppKeys sind zu lang, um in Einzelsegmentnachrichten transportiert zu werden. Um die Nachrichtenübermittlung so effizient wie möglich zu gestalten, wird den Schlüsseln ein weltweit eindeutiger 12-Bit-Indexwert zugewiesen, der als Schlüsselindex bezeichnet wird und als kurze Kennung für den Schlüssel dient. Die Nachrichten enthalten Schlüsselindexwerte, die mit den von den Konfigurationsclients geführten Schlüssellisten abgeglichen werden können.

Schlüssel Bindungen

Anwendungsschlüssel können nur innerhalb eines einzigen Netzes verwendet werden. Daher gibt es eine Verbindung zwischen einem Anwendungsschlüssel und einem Netzwerkschlüssel. Diese Verbindung wird als Schlüsselbindung bezeichnet.

IV Index

Der IV-Index (Initialisierungsvektor) ist ein 32-Bit-Wert, der von allen Knoten in einem Netz gemeinsam genutzt wird. Sein Zweck ist die Bereitstellung von Entropie (Zufälligkeit) bei der Berechnung von Nonce-Werten für Nachrichten. Er wird durch das IV-Aktualisierungsverfahren aktualisiert.

Nonce

Ein Nonce ist eine Nummer, die nur einmal verwendet werden darf. In der Kommunikationssicherheit kann eine Nonce als Schutz gegen Wiederholungsangriffe verwendet werden, da Kopien alter Mitteilungen nicht unentdeckt wiederverwendet werden können. In einem Bluetooth mesh Netzwerk wird bei jeder Verschlüsselung einer Nachricht ein neuer Nonce-Wert vergeben. Der Nonce besteht aus verschiedenen Teilen, darunter eine Sequenznummer und ein Wert, der als IV-Index bezeichnet wird. Der IV-Index wird bei Bedarf geändert, um sicherzustellen, dass Nonce-Werte nicht umlaufen und wiederholt werden können. Siehe das IV-Update-Verfahren.

IV Aktualisierung

Nonce-Werte müssen eindeutig sein. Die Sequenznummer innerhalb einer Nonce darf daher nicht umbrochen werden. Zu diesem Zweck dient der IV-Index. Immer wenn ein Knoten feststellt, dass er Gefahr läuft, seine Sequenznummernwerte innerhalb von maximal 96 Stunden zu verbrauchen, oder wenn er feststellt, dass sich ein anderer Knoten in dieser Situation befindet, leitet er die IV-Update-Prozedur ein, die bewirkt, dass ein neuer IV-Index-Wert ausgewählt und für die nachfolgende Kommunikation verwendet wird. Während der Ausführung des IV-Update-Verfahrens werden sowohl der alte als auch der neue IV-Index-Wert akzeptiert.

Taste Refresh

Wenn die Sicherheit eines oder mehrerer Netz- oder Anwendungsschlüssel eines mesh Netzes als gefährdet oder kompromittiert angesehen wird, wird das Schlüsselaktualisierungsverfahren verwendet, um Ersatzschlüssel zu erzeugen und zu verteilen. Ein Hauptbeispiel für die Gefährdung von Schlüsseln ist das Entfernen eines Knotens aus dem Netzwerk. Wenn z. B. eine mesh Leuchte defekt ist und entsorgt wird, könnten die darin enthaltenen Schlüssel theoretisch abgefangen und für einen so genannten "Mülleimerangriff" verwendet werden. Um dem Risiko von Mülleimerangriffen zu begegnen, wird ein Verfahren zum Entfernen von Knoten definiert. Das Entfernen eines Knotens beinhaltet das Auslösen des Verfahrens zur Schlüsselaktualisierung.

Netzwerk-Nachrichten-Cache

Alle Knoten müssen einen Zwischenspeicher einrichten, in dem alle zuletzt gesehenen Nachrichten gespeichert werden. Wird bei der Verarbeitung einer Nachricht durch die Netzwerkschicht festgestellt, dass sie sich im Netzwerknachrichten-Cache befindet, wird sie sofort verworfen. Dies trägt zur Optimierung der Leistung und der Energienutzung des Knotens und des Netzes mesh insgesamt bei.

Bereitstellung

Unter "Bereitstellung" versteht man den Prozess, durch den ein Gerät zu einem mesh Netzwerk hinzugefügt wird. Nach der Bereitstellung wird ein Gerät als " Knoten" bezeichnet.

Die Bereitstellung umfasst einen fünfstufigen Prozess:

Schritt 1. Befeuerung

Ein nicht bereitgestelltes Gerät, das sich noch nicht im Bereitstellungsprozess befindet, zeigt seine Bereitschaft zur Bereitstellung an, indem es als Unprovisioned Device Beacon angezeigt wird.

Schritt 2. Einladung

In diesem Schritt verwendet der Provisioner einen verfügbaren Bearer, um eine Einladung in Form einer Provisioning Invite PDU an das zu provisionierende Gerät zu senden. Das Beaconing-Gerät antwortet mit Informationen über sich selbst in einer Provisioning Capabilities PDU.

Schritt 3. Austausch von öffentlichen Schlüsseln

Der Bereitsteller und das Gerät, das bereitgestellt werden soll, tauschen ihre öffentlichen Schlüssel entweder direkt oder über eine Out-of-Band-Methode (OOB) aus.

Schritt 4. Authentifizierung

Während des Authentifizierungsschritts gibt das bereitzustellende Gerät dem Benutzer eine zufällige ein- oder mehrstellige Zahl in irgendeiner Form und mit einer seinen Fähigkeiten entsprechenden Aktion aus. Beispielsweise könnte es eine LED mehrmals aufleuchten lassen. Der Benutzer gibt die von dem neuen Gerät ausgegebene(n) Ziffer(n) in den Provisioner ein, und zwischen den beiden Geräten findet ein kryptografischer Austausch statt, bei dem die Zufallszahl verwendet wird, um die Authentifizierung jedes der beiden Geräte gegenüber dem anderen abzuschließen.

Schritt 5. Verteilung der Bereitstellungsdaten

Nach erfolgreicher Authentifizierung wird ein Sitzungsschlüssel generiert und verwendet, um die anschließende Verteilung der Daten zu sichern, die für den Abschluss des Bereitstellungsprozesses erforderlich sind, einschließlich des NetKey.

Provisionierer

Ein Provisioner ist ein Gerät, das in der Lage ist, ein anderes Gerät zum Netzwerk hinzuzufügen. Als solches ist es für die Erstellung und Verteilung von NetKeys verantwortlich. Es wird erwartet, dass es sich bei den Provisionern in der Regel um Smartphone- oder Tablet-Anwendungen handelt. Es sind jedoch auch andere Implementierungen möglich.

Netzwerk-Schnittstelle

Die mesh Netzwerkschicht unterstützt den Empfang und das Senden von Nachrichten von/zu einer Vielzahl von verschiedenen Trägern. Einige Knoten unterstützen mehrere Trägertypen, z. B. sowohl den Werbeträger als auch den GATT-Träger. Die Netzwerkschicht kann mehrere Instanzen eines bestimmten Trägertyps haben, um z.B. mehrere GATT-Client-Verbindungen zu unterstützen. Eine Instanz eines Trägers ist über eine Netzwerkschnittstelle mit der Netzwerkschicht verbunden.

Eine spezielle Netzwerkschnittstelle, die Lokale Schnittstelle, ist definiert und ermöglicht das Senden von Nachrichten zwischen Elementen desselben Knotens.

Eingangsfilter

Eine Instanz einer Netzwerkschnittstelle hat einen zugehörigen Eingangsfilter, der entscheidet, ob eine über einen bestimmten Bearer empfangene Nachricht an die Netzwerkschicht geliefert werden soll oder nicht.

Außenfilter

Eine Instanz einer Netzwerkschnittstelle hat einen zugehörigen Ausgangsfilter, der entscheidet, ob eine von der Netzwerkschicht empfangene Nachricht an einen Bearer weitergeleitet oder stattdessen verworfen werden soll.

Geräte-Firmware-Update

Bluetooth Mesh ermöglicht die Erkennung und Anwendung von Firmware-Updates auf Geräte im Netzwerk. Es bietet mehrere Parameter zur Steuerung der Kadenz und Größe der einzelnen mesh Nachrichten, die Firmware-Daten enthalten, um die Übertragung von Firmware im Hintergrund zu ermöglichen, ohne die anderen Aktivitäten im mesh Netzwerk zu beeinträchtigen. Diese Funktion ermöglicht auch Multicast-Updates, was ideal für Installationen wie Beleuchtungsnetzwerke ist, die aus vielen identischen Geräten bestehen. Sobald die Firmware an die Zielknoten übertragen ist, kann die Aktualisierung auf allen Knoten zu einem geplanten Zeitpunkt, z. B. außerhalb der Geschäftszeiten, durchgeführt werden, um Störungen zu minimieren.

Fernbereitstellung

Remote Provisioning erleichtert die Bereitstellung neuer Geräte über Bluetooth Mesh Netzwerke und spart Installateuren wertvolle Zeit und Geld. Die neue Funktion Remote Provisioning ermöglicht die Bereitstellung über das Netzwerk mesh , wobei die Bereitstellungsnachrichten einen oder mehrere Sprünge benötigen, um das entfernte, nicht bereitgestellte Gerät zu erreichen. Die Funktion Remote Provisioning bietet auch Verfahren zur Automatisierung wichtiger Ereignisse im Lebenszyklus eines Bluetooth Mesh Netzwerks, wie z. B. die sichere Übertragung des Eigentums nach der ersten Einrichtung des Netzwerks, indem die Geräteschlüssel aller Geräte neu generiert werden können.

Zertifikatsbasiertes Provisioning

Bluetooth Mesh Die zertifikatsbasierte Bereitstellung bietet einen branchenüblichen Ansatz zur Authentifizierung von Geräten mithilfe einer Public-Key-Infrastruktur. Es erhöht die Sicherheit und ermöglicht die Masseneinbindung von Geräten, indem Zertifikate in den Gerätebereitstellungsprozess integriert werden. Zertifikate verringern den Aufwand für den Endbenutzer bei der Autorisierung von Geräten, die dem Netzwerk beitreten sollen, und verringern die Wahrscheinlichkeit, dass unseriöse Geräte dem Netzwerk hinzugefügt werden.

Private Leuchttürme

Die Funktion Private Beacons verbessert die Sicherheit, indem sie sicherstellt, dass keine statischen Informationen in Beacon-Nachrichten für Geräte außerhalb des Netzwerks sichtbar sind. Dies verbessert den Datenschutz in Fällen, in denen es um tragbare Geräte geht, die sich innerhalb und außerhalb des Netzwerks bewegen können und die andernfalls durch die Beobachtung von Klartextdaten in mesh network beacons aufgespürt werden könnten.

Subnetz-Überbrückung

Eine Funktion, die die Kommunikation zwischen Geräten in verschiedenen Subnetzen ermöglicht. Die Funktion zur Überbrückung von Subnetzen ist das fehlende Puzzlestück für fortgeschrittene Anwendungsfälle, bei denen Subnetze in Geschäftsgebäuden genutzt werden. Mit dieser Funktion können Benutzer über einen Brückenknoten von anderen Teilen des Netzwerks aus mit einem Subnetz kommunizieren, d. h. ein Benutzer muss sich nicht in direkter RF-Reichweite eines Subnetzes befinden, um mit Geräten darin zu interagieren.

Gezielte Weiterleitung

Die Funktion Bluetooth^® Mesh Directed Forwarding verbessert die Effizienz, mit der das gemeinsam genutzte Funkspektrum innerhalb eines Netzes genutzt wird, und erhöht damit die allgemeine Skalierbarkeit des Netzes. Die gerichtete Weiterleitung ermöglicht es, ein Netz so einzurichten, dass nur die Knoten, die in der Lage sind, an der Weiterleitung einer Nachricht an ihr Ziel teilzunehmen, dies auch tun. Umgekehrt ignoriert ein Knoten, der eine gerichtete Weiterleitung verwendet, jede Nachricht, der er auf ihrem Weg nicht helfen kann. Die automatische Erstellung und Pflege gerichteter Weiterleitungspfade erleichtert die Netzplanung und -konfiguration erheblich.

NLC-Geräte-Profile

Die erste Reihe von Bluetooth Mesh Geräteprofilen, die offiziell Bluetooth® Networked Lighting Control (NLC) Profile genannt werden, umfassen:

• Basic Lightness Controller NLC Profile (BLC) 1.0 - repräsentiert eine Leuchte mit einem integrierten Controller.
• Occupancy Sensor NLC Profile (OCS) 1.0 - stellt einen Anwesenheitssensor dar.
• Umgebungslichtsensor NLC Profil (ALS) 1.0 - stellt einen Umgebungslichtsensor dar.
• Basic Scene Selector NLC Profile (BSS) 1.0 - stellt einen Wandschalter oder eine Wandstation dar, um Lichtszenen auszuwählen oder das Licht ein-/auszuschalten.
• Dimming Control NLC Profile (DIC) 1.0 - stellt einen Schieberegler, einen Drehknopf oder einen Schalter mit langem Tastendruck dar, um die Beleuchtung hoch- oder runterzudimmen.
• Energy Monitoring NLC Profile (ENM) 1.0 - stellt einen Sensor dar, der den Energieverbrauch meldet.

Mesh Protokoll

Die Spezifikation des Mesh Protokolls (früher Mesh Profil genannt) definiert grundlegende Anforderungen, um eine interoperable mesh Netzwerklösung für Bluetooth Niedrigenergie-Funktechnologie zu ermöglichen.

Mesh Systemarchitektur

Bluetooth^® Mesh ist als Schichtenarchitektur definiert, wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt. Die Architektur umfasst zwei Mesh Protokollstapel - den mesh Netzwerkstapel, der von mesh Knoten zur Kommunikation untereinander verwendet wird, und den mesh Bereitstellungsstapel, der zur Bereitstellung von Geräten im Netzwerk verwendet wird.

Beide Stacks bauen auf der Bluetooth® Low Energy Core Spezifikation auf. Die Bluetooth Mesh Geräteprofile sind optionale Spezifikationen, die Anwendungsfälle und Implementierungsmuster definieren, um die Interoperabilität und Leistung von Systemen zu verbessern, die auf Bluetooth Mesh basieren, wie z. B. vernetzte Lichtsteuerungssysteme oder Sensornetzwerke.

Bluetooth Mesh Geräte-Profile

Die Mesh Geräteprofile werden für die Definition standardisierter Profile für allgemeine Anwendungsfälle verwendet. Die Bluetooth Networked Lighting Control (NLC) Profile sind die ersten, die auf der mesh Topologie basieren.

Provisionsempfänger

Die Mesh Geräteprofile werden für die Definition standardisierter Profile für allgemeine Anwendungsfälle verwendet. Die Bluetooth Networked Lighting Control (NLC) Profile sind die ersten, die auf der mesh Topologie basieren.

Bedingungen

Mesh Die Protokollspezifikation 1.1 führt eine neue formale Bezeichnung für den Lebenszyklus eines Geräts, seine Struktur und Konfiguration ein. Das Konzept des Begriffs "Term" wird in der Spezifikation wie folgt beschrieben:

• Eine Laufzeit ist ein Zeitraum während der Lebensdauer eines Knotens, in dem sich die Struktur des Knotens (d. h. die Merkmale, die Elemente und Modelle) und die Unicast-Adressen der Knotenelemente nicht ändern.
• Das Starten eines neuen Begriffs kann erforderlich sein, um eine Änderung der Hardwarekonfiguration eines physischen Geräts zu unterstützen, wie z. B. das Anbringen eines zusätzlichen Sensors, oder um eine Änderung der Teilsystemkonfiguration des Knotens zu unterstützen, wie z. B. das Anbringen eines neuen Vorschaltgeräts an ein leuchteninternes Netzwerk. Die Änderungen werden vom Knoten durch Ausfüllen der Zusammensetzungsdatenseite 128 angezeigt und treten mit Beginn eines neuen Zeitraums in Kraft.
• Die anfängliche Laufzeit eines Knotens in einem Netz beginnt, wenn der Knoten im Netz bereitgestellt wird.
• Ein Begriff endet und ein neuer Begriff beginnt, wenn ein Verfahren zur Aktualisierung von Knotenadressen oder eine Prozedur zur Aktualisierung der Knotenzusammensetzung ausgeführt wird.
• Die letzte Laufzeit eines Knotens in einem Netz endet, wenn der Knoten aus dem Netz entfernt wird.

Systemarchitektur

Modell-Schicht

Die Modellschicht befasst sich mit der Implementierung von Modellen und damit mit der Implementierung von Verhaltensweisen, Nachrichten, Zuständen, Zustandsbindungen usw., wie sie in einer oder mehreren Modellspezifikationen definiert sind.

Grundlage Modellschicht

Die Basismodellschicht ist für die Implementierung der Modelle zuständig, die sich mit der Konfiguration und Verwaltung eines mesh Netzes befassen.

Zugangsebene

Die Zugriffsschicht des Protokollstapels Bluetooth mesh ist dafür verantwortlich, zu definieren, wie Anwendungen die obere Transportschicht nutzen können. Dazu gehören die Festlegung des Formats der Anwendungsdaten, die Definition und Kontrolle des Ver- und Entschlüsselungsprozesses, der in der oberen Transportschicht durchgeführt wird, und die Überprüfung, ob die von der oberen Transportschicht empfangenen Daten für das richtige Netz und die richtige Anwendung bestimmt sind, bevor die Daten den Stack hinaufgeleitet werden.

Obere Transportschicht

Die obere Transportschicht des Protokollstapels Bluetooth mesh ist für die Verschlüsselung, Entschlüsselung und Authentifizierung von Anwendungsdaten zuständig, die zur und von der Zugangsschicht übertragen werden. Sie ist auch für Transportkontrollnachrichten zuständig, die intern erzeugt und zwischen den oberen Transportschichten auf verschiedenen Peer-Knoten gesendet werden. Dazu gehören Nachrichten über Freundschaft und Heartbeats.

Untere Transportschicht

Die untere Transportschicht nimmt PDUs von der oberen Transportschicht entgegen und sendet sie an die untere Transportschicht auf einem Peer-Gerät. Bei Bedarf führt sie eine Segmentierung und Neuzusammensetzung der PDUs durch. Bei längeren Paketen, die nicht in eine einzige Transport-PDU passen, führt die untere Transportschicht eine Segmentierung durch, wobei die PDU in mehrere Transport-PDUs aufgeteilt wird. Die empfangende untere Transportschicht auf dem anderen Gerät fügt die Segmente wieder zu einer einzigen PDU der oberen Transportschicht zusammen und leitet diese den Stapel hinauf.

Netzwerkschicht

Die Netzwerkschicht definiert die verschiedenen Nachrichtenadresstypen und ein Netzwerknachrichtenformat, das den Transport von PDUs der Transportschicht über die Trägerschicht ermöglicht. Sie kann mehrere Träger unterstützen, von denen jeder mehrere Netzschnittstellen haben kann, einschließlich der lokalen Schnittstelle, die für die Kommunikation zwischen Elementen verwendet wird, die Teil desselben Knotens sind. Die Netzwerkschicht bestimmt, über welche Netzwerkschnittstelle(n) Nachrichten ausgegeben werden sollen. Auf Nachrichten, die von der Trägerschicht ankommen, wird ein Eingangsfilter angewandt, um festzustellen, ob sie zur weiteren Verarbeitung an die Netzwerkschicht weitergeleitet werden sollen oder nicht. Die Ausgangsnachrichten werden einem Ausgangsfilter unterzogen, um zu kontrollieren, ob sie verworfen oder an die Vermittlungsschicht weitergeleitet werden.

Die Funktionen Relay und Proxy können von der Netzwerkschicht implementiert werden.

Trägerschicht

Die Trägerschicht legt fest, wie PDUs zwischen Knoten unter Verwendung eines zugrunde liegenden Bluetooth Low Energy Stacks transportiert werden. Derzeit sind zwei Bearer definiert, der Advertising Bearer und der GATT Bearer.

Grenzwerte

32767 Elemente in einem mesh Netzwerk

127 Sprünge können durch eine mesh Nachricht maximal gemacht werden

16383 Gruppenadressen in einem mesh Netzwerk

70 Billionen virtuelle Adressen in einem mesh Netzwerk

340 Unidezillionen mesh Netzwerke

4096 Anwendungen in einem mesh Netzwerk

4096 Subnetze in einem mesh Netzwerk

65535 Szenen in einem mesh Netzwerk

Ein Knoten, der länger als 48 Wochen von einem Netzwerk getrennt ist, muss erneut bereitgestellt werden.