Bluetooth Mesh 网络。数据包

我们有很多理由相信,蓝牙®网状网络 将成为最成功的 低功耗物联网标准。它的 V1.0 版本比任何人预期的都要好。它具备了所有 基本要素,包括一个非常深入和灵活的应用 (在 网状模型和网状设备属性 规范 中得到了阐述 )。在它改变我们周围事物的交流方式之前,让我们先来了解一下这项全球新技术的 革命性之处 。
mesh 中有许多新颖和独特的概念,但关键的资产和差异化因素是数据包。它是非常紧凑的。这种紧凑性有助于提高Bluetooth mesh 网络的频谱效率和吞吐量。
包装内部
无线电是一种共享介质,碰撞是地址的主要问题之一。计算方法很简单:数据包越短,碰撞越少。但数据包能有多短呢?答案是:最多 29 个字节,详见《Mesh配置文件 规范》第 3.4.4 节。
Bluetooth mesh ...是第一个能够满足物联网巨大期望的无线标准。
当然,这种design 从最基本的开始:压缩二进制有效载荷而不是文本 表示。它涵盖了广泛的使用案例(包括互联照明、楼宇自动化和传感器)。 自动化和传感器),应用 有效载荷为 11 字节似乎比较合适。1-2 字节的 1-2 个字节用于操作码,最多 10 个字节用于参数,如传感器测量的值或多维光(亮度)。 转换时间多维光(亮度、色调、饱和度)。
安全与控制
除此之外,还有两项可被视为开销(但却是必要的开销):寻址/传播控制(SRC、目的地址、CTL+生存周期:共 5 个字节)和安全 (IVI+NID、SEQ、AppMIC 和 NetMIC)。IVI+NID 为 1 个字节。该字节有助于识别 网络(这是我认识的网络吗?)SEQ 为 3 个字节, 与缓慢传播的IV索引这一独特概念 一起 ,构成一个 7 字节长的序列号。 网状网络上发送的每个数据包都有一个唯一的序列号,每个给定的 SRC 地址 都有一个唯一的序列号 。聪明之处在于,我们在空中接口数据包中只包含 3 个字节。 其余 4 个字节变化较慢,且为网络所知。序列号在 两个方面 至关重要 :一是检测重放数据包(非常微不足道的安全攻击),二是 网络和应用 非ces 的关键 要素--参见上述规范的第 3.8.5 节。
信息完整性检查
MIC 或信息完整性检查定义了系统的安全级别。蓝牙网格具有双层安全性--网络层 和应用 。信息可以 用两个独立的密钥来保护。这有助于中继节点在 网络层 上验证信息 ,但仍无法篡改应用 有效载荷。 向门锁转发信息 的灯泡 无法改变有效载荷 ,只能检查 数据包 是否 属于自己的网络。网络层 MIC 的长度可以是 8 或 4 字节。 较短的网络层 MIC 与应用 MIC 相结合,后者的长度也是 8 或 4 字节。 最终,应用 的有效载荷足以满足几乎所有楼宇自动化、 照明控制和传感器应用的需要,具有很强的安全性和灵活的寻址方式。所有这些都采用了极为紧凑的外形。结合 蓝牙低功耗(LE) 提供的调制方案 ,它还非常轻巧,包括所有必要的无线电接口字段,如前导码、访问地址和 CRC,共 47 个八进制位。因此,在一个频率上进行一次传输的时间不到 400μs。这比 使用其他现有无线技术传输类似信息 所需的时间短 10 倍。 在使用 蓝牙 5 引入的全新 2M PHY时 ,这一优势有可能翻倍。
光谱效率高
任何无线系统的成功都从根本上依赖于频谱效率。这就像客机的成功从根本上取决于其燃油效率 一样。在低功耗、超短 信息类别中,蓝牙 ® mesh比其他无线 解决方案的 性能高出一个数量级 。就数据传输而言,它是第一个能够 满足物联网时代巨大期望的无线标准 。
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