智能樓宇的首選協議是什麼

2020-12-20 電子發燒友

智能樓宇的首選協議是什麼

EEWORLD 發表於 2020-04-08 10:29:59

預計至2023年，藍牙智能樓宇設備的年出貨量將超過3.74億，屆時開發者和工程師們將迎來諸多機遇，持續投身於這場藍牙mesh網絡的變革。那麼，mesh究竟為何讓大家都為之著迷呢？

全新的藍牙mesh功能支持多對多設備通信，且針對大規模設備網絡的創建進行了優化。自2017年7月發布以來，藍牙mesh已成為大規模設備網絡的優選。目前已有來自領先的晶片、堆棧、組件和終端產品供應商的200多款具備mesh網絡功能的產品獲得認證。

藍牙mesh網絡功能的背後有著巨大的發展動力，阿里巴巴和小米等智能家居市場領域的大型廠商都制定了戰略平臺決策，為採用其智能家居平臺的開發者提供藍牙mesh網絡支持。

商業和工業環境需要一種完善的解決方案，使其能夠在穩定且低延遲的大規模設備網絡中，可靠且安全地連接成百上千臺設備。實際上，為實現整個設施的自動化或商用級無線傳感網絡而選擇的智能樓宇協議，將決定整體解決方案或產品發布的成敗。

可靠性

網狀網絡可靠性的判定是依據其從一臺設備向另一臺設備傳遞消息的能力。藍牙mesh也不例外，它使用兩種形式的消息中繼來確保不間斷的消息傳遞——對等通信（peer-to-peer communications）和多路徑消息中繼（multipath message relay）。但這兩種方法究竟是怎樣的，其工作方式如何呢？

通過藍牙mesh的對等消息傳遞，所有節點能夠直接相互通信。它不存在集中式中樞，也就是說如果一個節點發生故障，不會發生多米諾骨牌效應，網絡不會出現單點故障。多路徑消息傳遞使藍牙mesh能夠使用管理型泛洪（managed flood）消息中繼架構，該架構可通過自我修復來實現可靠的消息傳遞。如果路徑受阻，則消息可簡單地經由其替代性路徑傳遞，從而讓無線安裝實現像有線系統一樣的無故障性能和可擴展性。

安全性

關於智能樓宇的應用，探討最多的問題之一就是安全性。藍牙mesh網絡是否具有相應的安全架構，它能夠解決部署大規模無線設備網絡的公司所迫切關注的問題嗎？答案是肯定的。為確保所有mesh消息都經過加密和驗證，所有通信都會使用帶有128位密鑰的AES-CCM進行保護，這本質上是一種需要安全機密性和政府級認證的加密算法。

不要認為這一切都在同一層（layer）上。藍牙mesh安全的核心是三種類型的安全密鑰——設備密鑰、應用密鑰和網絡密鑰。這些密鑰可以從不同方面為藍牙mesh網絡提供安全性，並實現藍牙mesh網絡安全性的關鍵功能——關注點分離（separation of concerns）。當在網絡層面中繼消息時，不必讀取內容；若要讀取內容，只能使用另外的應用密鑰消除保護，從而提供真正的端到端安全性。

最後，所有mesh數據包都是經混淆的，使消息難以被解讀，並且消息中任何識別信息都被移除。這就能夠防止其他人跟蹤mesh網絡設備，尤其是當網絡安全性變得越來越重要，且設備持續處於一系列其他網絡中的時候。

互通性

全球各地的不同供應商和企業所擁有的產品需要實現協同工作。藍牙mesh提供多廠商互通性，確保您從一家廠商購買的產品能夠與其他廠商的產品完美地協同工作。互通性在各個行業都不可或缺，藍牙mesh是實現真正多廠商互通性的重要一步。

藍牙mesh能夠使數千臺設備相互通信且不存在兼容性問題，同時能滿足商用及工業性能要求。通過藍牙mesh網絡可為具有數千個節點的工業和商用網絡提供支持。高密度照明和傳感器部署在這些領域中很常見，且必須能夠快速擴展網絡規模，而藍牙mesh正是針對這些大規模網絡需求而量身定製的。

所有級別的藍牙技術都是完全規範（fully specified）的，通過獨特的全棧方法（full-stack），定義了從底層無線電到上層應用的所有內容。所謂「不可變性（immutability）」是指模型（model）和網絡中所用的節點永遠適用標準。例如，如果您今年購買了一個電燈開關，那麼您仍然能夠使用它來控制30年後購買的燈泡。

藍牙技術的擴展

藍牙技術的功能遠不止於mesh網絡本身，它還能為您的產品帶來顯著的附加價值。如果您要添加藍牙mesh網絡支持，可將藍牙晶片本身作為Beacon，從而提供本地化信息、資產跟蹤及導航服務。

基於位置服務的解決方案通常分為兩類：接近類解決方案和定位系統。接近類解決方案包括物品追蹤解決方案（如個人財物標籤）及地標信息解決方案（如接近類感知Beacon）；而定位系統則包括可用於資產跟蹤的實時定位系統（RTLS）和可用於室內導航的室內定位系統（IPS）。這些超越了mesh本身的增值功能使藍牙成為能夠提供更豐富的智能樓宇解決方案的技術提供商。

今年1月，藍牙技術聯盟發布了全新的尋向功能，使藍牙設備能夠明確藍牙信號的方向。這一新功能包含能夠識別設備方向的藍牙接近類（proximity）解決方案，以及具備釐米級位置精度的藍牙定位系統，進而使藍牙能夠滿足全方位的定位用例，並進一步將藍牙打造成為智能樓宇領域的首選協議。

如今，藍牙作為領先的低功耗無線連接技術，可用於在設備間傳輸音頻、數據或廣播信息。

現在，隨著mesh網絡功能的引入和對藍牙定位服務的進一步支持，藍牙將進一步促進工業自動化、互聯照明、智慧城市的應用，以及其他工業物聯網和高級智能樓宇解決方案的發展。

責任編輯：ct

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