藍牙meh及其應用的三個重點領域

2020-12-22 科技行者

作者:Darkiller

物聯網智庫原創

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------ 【導讀】 ------

藍牙mesh從設計之初就嚴格遵循工業級的可靠性、可擴展性和安全性的要求,並且匯集了藍牙技術的低功耗、支持手機pad直連、全球多廠商產品間互操作性、資產跟蹤等特點。根據從SIG獲得的信息,藍牙mesh網絡的主要目標市場是樓宇自動化、無線傳感器網絡和資產追蹤領域。

眾所周知,藍牙mesh標準於今年7月18日剛剛推出。

藍牙mesh從設計之初就嚴格遵循工業級的可靠性、可擴展性和安全性的要求,並且匯集了藍牙技術的低功耗、支持手機pad直連、全球多廠商產品間互操作性、資產跟蹤等特點。

藍牙mesh可在單一網絡中支持多達32,000個節點,目前有的實際部署案例的網絡節點達到1,000個,其採用可控的flooding(網絡泛洪)的方式進行信息轉發,將信息從網絡當中的某一個節點轉發至目的節點,不需要創建和管理複雜的路由表、路由發現表等,並且藍牙mesh具有多路徑傳遞消息的特點,因此網絡中任何一個單點出現故障,消息都可通過其他路徑傳遞到目的節點,這使得網絡高度可靠

藍牙mesh的功耗可達到ZigBee功耗的1/2以下,原因是在藍牙mesh網絡中有一類節點只有在需要進行消息收發的時候才會打開射頻收發器,其他時間都處於休眠狀態,保證功耗降低,稱為低功耗節點,另外在藍牙mesh網絡中還有一類專門為低功耗節點服務的稱為「Friend」的節點(好友節點),它們一般是一些市電供電的設備,可以暫存發往低功耗節點的信息,待低功耗節點退出休眠模式之後,再從好友節點取回相關信息。

此外,藍牙mesh能夠提供全球多品牌的互通性,不同品牌的產品都能順利互相搭配運作,因為目前藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)全球會員數量已超過32,000家會員公司,這些公司生產的藍牙mesh產品都可以互相操作和控制,這也是很多應用廠商看中的優勢所在。

安全性是藍牙mesh網絡設計的核心。所有通信信息都需要使用128-bit AES-CCM進行加密和認證。並且藍牙mesh在網絡層和應用層均實施了加密和認證。網絡中的所有節點都無需讀取消息內容,就能對其進行中繼轉發。內容由獨立的應用密鑰提供保護,並且每個mesh封包都會進行模糊化處理,抹去消息中的任何識別信息,這能夠防止他人追蹤mesh設備,尤其是當那些設備處於其他網絡覆蓋範圍之內時。

目前標準藍牙mesh產品還不多見。據藍牙技術聯盟市場副總裁孔德容先生所說,要推出標準藍牙mesh產品,需要各個環節的廠商按部就班的進行認證支持,首先是整個技術堆棧的廠商,然後是技術模塊的廠商,目前整個全堆棧的供應商已經開始進行認證,接下來幾個月會陸續在各個層級進行認證和支撐。

藍牙mesh是一個軟體級的解決方案,運行於低功耗藍牙之上並且與藍牙4.0及以上版本前向兼容,因此市面上現有的低功耗藍牙產品都可能通過固件升級(尤其以OTA為主)的方式升級為具有藍牙mesh功能的產品。所以它的產品化的速度相對藍牙5會更快一些,從SIG成員公司的角度來看,從現在到今年年底會有很多產品發布,但大部分的產品發布集中在明年上半年。

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)市場副總裁孔德容先生

不過,目前市場上還是存在不少基於私有藍牙mesh協議的產品,但大多還是集中在照明以及智能樓宇領域,如來自於臺灣的聚眾聯合股份有限公司,基於CSR mesh生產的智能插座、智能感應器、智能燈泡等產品,深圳微智電子有限公司基於泰凌微電子mesh生產的燈泡等。

根據從SIG獲得的信息,藍牙mesh網絡的主要目標市場是樓宇自動化、無線傳感器網絡和資產追蹤領域。為什麼會預期在這三個領域呢?有相關專業人士分析,這三個領域大概都是室內空間,避開了需要在室外建立基站可進行遠距離傳輸的低功耗廣域網絡,如NB-IoT、LoRa、Sigfox等,並且因為可以部署上千個節點,解決了傳統無線網絡傳輸距離不夠的問題,所以可以部署在大型室內空間如樓宇大廈、工廠、醫院、球場等。

藍牙mesh網絡可跨越辦公室和停車場

智能樓宇領域,包括智能家居以及智能辦公室,藍牙mesh將為最新的先進的樓宇控制和自動化系統提供工業級的連接,並用於照明、供暖、製冷以及安全,使家庭和辦公室變得更加智能化。從最初的mesh照明系統開始,還將擴展至佔位傳感器、環境傳感器、無線溫控系統和基於mesh的停車場管理系統等,公司在用電、取暖等方面能夠節約成本,工作環境也變得個性化,提高了個人的工作效率。根據ABI Research預測,到2022年,藍牙在智能樓宇市場的設備年出貨量將達到11億。

無線傳感器網絡領域,藍牙mesh也大有用武之地。藍牙一直以來都是在消費領域活躍,為什麼要進入工業領域?首先是工業工廠對無線通信的需求不斷提升,工業工廠環境中,為了提高效率,許多製造商公司正在尋求在昂貴的設備上擴大對傳感器的使用。通過部署更多的無線傳感器來監測溫度、振動、溼度等,公司可以更好地預測需要維護的時間,從而減少機器停機時間。其次,藍牙mesh設計之初就按照工業級標準進行設計,完全滿足工業領域可靠性、可擴展性和安全性等需求。再有,工業領域雖然一直都有自己的通信協議標準,但是大部分是有線協議,旨在滿足安全性、可靠性、無丟包等需求,低功耗藍牙mesh協議是通信協議中少見的無丟包協議,非常符合工業領域的通信需求,並且隨著技術的發展以及客戶需求的不斷增加,包括ZigBee、433mhZ在內無線的通信協議也逐步用在了工業領域,但是如今工業領域發展依然非常緩慢,藍牙mesh用在工業領域中也是對發展緩慢的工業領域的一次嘗試和改造,就像當初雖然汽車領域也有自己的通信協議,並不願意接受來自消費領域的藍牙,但是後來也有了車載藍牙系統,畢竟 noting is impossible!!

資產跟蹤領域,很多公司或機構有大型複雜的建築環境,他們都希望具有資產跟蹤能力。例如,醫院正在尋求能夠在整個設施中更好地追蹤昂貴行動裝置的方法。藍牙mesh的連接技術可以很好的實現資產跟蹤,就像藍牙beacon的追蹤和導航一樣,藍牙mesh中部署了廣播技術,非常適用於對室內物資的運動軌跡進行描述、導航等。

藍牙mesh經過兩年15場IOP測試,包含1300多個測試用例使用9家不同公司的產品才得以完成從而才推向市場,對於藍牙mesh今後在市場上的表現,還是非常值得大家期待的。

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