【蓝牙Mesh】精品系列之二十——Mesh简介（二）

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第一部分“1.Bluetooth演进”，我们分享了蓝牙的历史演进，和经典蓝牙、单模蓝牙、双模蓝牙等概率；
下面的第二部分“2、BR/EDR VS BLE/mesh”，我们简单分享下BR/EDR、BLE、BLE&Mesh的特点和基本工作模式；

2、BR/EDR VS BLE/mesh

2.1 BR/EDR

BR:Basic Rate,基础速率，符号率1Mb/S;

EDR:Enhanced Data Rate,增强速率；符号率2-3Mb/S;

BR/EDR射频工作在 2.4 GHz 的 ISM 频段，它被分为79个RF信道，每个RF信道间隔为1MHz，F=(2402+k)MHz，k=0、1、……78；

物理射频层的典型的操作是：一组设备工作在相同的时钟(clock)和跳频模式(frequency hopping pattern)。 其中，提供同步参照物的设备叫主设备(Master)。 其他设备去同步master的时钟和跳频模式，这些设备叫从设备(Slave)。 这样一组设备组成一个微微网(piconet)。 这是BR/EDR技术中最基础的通信模型。

从最基本的层面来讲，蓝牙BR / EDR能够实现一台设备到另一台设备的连接和通信，建立“一对一”的关系，大多数人所熟悉的“配对”（pairing）一词就是这个意思。一些设备能够与其他设备建立多重“一对一”通信关系，并形成一种称为“微微网”（piconet）的hub/spoke拓扑 。

BR / EDR是蓝牙发布的第一款风格，旨在替代缆线连接，很快就成为无线音频市场的主宰，并推动了新型计算机外设（如无线鼠标和键盘）的发展。

2.2 BLE

BLE:Bluetooth Low Energy，蓝牙低功耗，符号率1Mb/S;

BR/EDR射频工作在 2.4 GHz 的 ISM 频段，它被分为40个RF信道，每个RF信道间隔为2MHz(可以降低功耗)，F=(2402+2k)MHz，k=0、1、……39；

低功耗蓝牙设备可以设置成广播模式，以无线连接方式进行工作，其广播的数据，位于广播范围内的任何其他蓝牙主机设备都可接收。这是“一对多”（1：N）的拓扑，其中N可以是一个非常大的数量！  如果接收广播的设备本身不进行数据传输，那么广播设备的无线电频谱就仅仅是针对自己而言的，同时对于能够接收和利用其广播的其他设备数量没有明确的限制。蓝牙Beacon就是蓝牙广播功能的一个绝佳案例。同时也是mesh的基础之一。

2.3 BLE&Mesh

   

低功耗蓝牙技术是蓝牙mesh使用的无线通信协议栈。而蓝牙mesh并非无线通信技术，而是一种网络技术。蓝牙mesh网络依赖于蓝牙低功耗堆栈。

蓝牙mesh能让我们建立无线设备之间的“多对多”（m:m）关系。此外，设备能够将数据中继到不在初始设备直接无线电覆盖范围内的其他设备。这样，mesh网络就能够跨越非常大的物理区域，并包含大量设备。

蓝牙Mesh网络利用可控的管理型网络泛洪（managed flooding）进行信息传输，这是一种简单可靠的信息中继形式，特别适用于BLE Mesh网络。不需要创建和管理复杂的路由表、路由发现表等，节省了维护网络运行的存储器空间的开销。同时，网络泛洪（flooding）消息传播的本质是多路径（Multi path）的，确保了信息可以通过多条路径传递到目的节点，因此网络中任何一个单点的故障也不会对网络传输造成致命性的影响，这使得网络高度可靠。

大家听到网络泛洪，初次印象肯定是网络会非常繁忙，效率低下，耗电。但是蓝牙Mesh采用的网络泛洪是可控的，设备对于信息的转发需要满足多种限制条件；同时，通过可控的flooding，不需要创建和管理复杂的路由表，路由发现表等。节省了网络运行的存储空间和开销。Flooding的本质，就是多路径的，确保了信息可以通过多条路径传递到目的节点，因此网络中的任何一个节点出现故障，都不会导致网络瘫痪，保证了网络的可靠性。

举个栗子：假设上述节点已经建立好连接，A点为主机，且浅红色区域为A点广播范围；当A点依托BLE协议堆栈广播一个TTL=2（TTL:time to live，生存时间）的Advertising Data时，浅红色区域内的B1\C1\D1节点收到Advertising Data后，会把接收到的信息继续广播，并且TTL自减(此时TTL为1)；然后在B1\C1\D1广播覆盖范围的其他节点收到Advertising Data后，再把该信息继续广播，并且TTL自减(此时TTL为0)，TTL为0时便结束该Advertising Data，并结束该Advertising Data广播。如果D1节点意外不工作，Mesh网络可以通过B1/D2节点覆盖到D3\D4节点。这便是BLE Mesh可控的管理型网络泛洪（managed flooding）的基本工作方式。

管一窥豹，BLE本来就是以低功耗闻名于世，再加上可控Mesh的网络方式与合理的布局，其连接数量和覆盖范围可以达到极其庞大的数量级，再加上手机、平板等互联，优势不言而喻。