Mesh網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送和接收信息，只要有一個(gè)設(shè)備連上網(wǎng)關(guān)，信息就能夠在節(jié)點(diǎn)之間被中繼，從而讓消息傳輸至比無(wú)線電波正常傳輸距離更遠(yuǎn)的位置。這樣，Mesh網(wǎng)絡(luò)就可以分布在制造工廠、辦公樓、購(gòu)物中心、商業(yè)園區(qū)以及更廣的場(chǎng)景中，為照明設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、安防攝像機(jī)、煙霧探測(cè)器和環(huán)境傳感器提供更穩(wěn)定的控制方案。

Part 01、發(fā)展歷史

藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)始于愛(ài)立信在1994年創(chuàng)制的方案，該方案旨在研究移動(dòng)電話和其他配件間進(jìn)行低功耗、低成本無(wú)線通信連接的方法。發(fā)明者希望為設(shè)備間的無(wú)線通訊創(chuàng)造一組統(tǒng)一規(guī)則（標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議），以解決用戶(hù)間互不兼容的移動(dòng)電子設(shè)備的通信問(wèn)題，用于替代RS-232串口通訊標(biāo)準(zhǔn)。

1998年5月20日，愛(ài)立信聯(lián)合IBM、英特爾、諾基亞及東芝公司等5家著名廠商成立「特別興趣小組」（Special Interest Group，SIG），即藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的前身，目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)成本低、效益高、可以在短距離范圍內(nèi)隨意無(wú)線連接的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)年藍(lán)牙推出0.7規(guī)格，支持Baseband與LMP（Link Manager Protocol）通訊協(xié)定兩部分。

1999年藍(lán)牙1.0版本出現(xiàn)，但直到2003年1.2版本推出才滿足了無(wú)線語(yǔ)音和音頻傳輸?shù)裙δ艿幕疽蟆?/span>

2004年推出的藍(lán)牙2.0版本和2007年推出的2.1版本將藍(lán)牙的傳輸速率提高到了3Mbit/s，并改善了藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)體驗(yàn)。

2009年發(fā)布的藍(lán)牙3.0新增了High Speed功能，使傳輸速率高達(dá)24Mbit/s。但此功能應(yīng)用范圍較窄，僅在電腦上出現(xiàn)過(guò)。

2010年發(fā)布了藍(lán)牙4.0版本，增加了藍(lán)牙低功耗（Bluetooth Low Energy）技術(shù)。藍(lán)牙進(jìn)入了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中。

2016年藍(lán)牙5.0協(xié)議發(fā)布，在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力。速度上限達(dá)到2Mbit/s，傳輸有效距離理論上可達(dá)300m。

2017年發(fā)布了藍(lán)牙Mesh1.0協(xié)議。藍(lán)牙通過(guò)這個(gè)協(xié)議正式進(jìn)入了物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域。

Part 02、發(fā)展前景

藍(lán)牙Mesh的優(yōu)點(diǎn)：

1.芯片成本低。基本人手一個(gè)帶藍(lán)牙的智能手機(jī)，普及度高。低功耗模式下功耗低，可以使用電池供電。

2.網(wǎng)絡(luò)容量大，理論可以支持網(wǎng)絡(luò)接入6萬(wàn)個(gè)設(shè)備。流行os實(shí)現(xiàn)中（安卓、linux）穩(wěn)定的協(xié)議棧及智能手機(jī)控制，未來(lái)潛力巨大。

當(dāng)前，小米作為國(guó)內(nèi)智能家居的大廠，目前主推藍(lán)牙Mesh協(xié)議，不斷推出藍(lán)牙Mesh協(xié)議的智能家居產(chǎn)品，并且在開(kāi)發(fā)文檔中明確說(shuō)明不再推廣ZigBee接入方案。阿里巴巴作為SIG國(guó)際藍(lán)牙組織智能家居專(zhuān)項(xiàng)組主席，不斷推進(jìn)藍(lán)牙Mesh在智能照明電工、大小家電等各個(gè)領(lǐng)域的協(xié)議落地。天貓精靈AI智能音箱也在積極推動(dòng)藍(lán)牙Mesh設(shè)備接入，并且阿里也推出了平頭哥藍(lán)牙Mesh芯片。

國(guó)外亞馬遜、谷歌、蘋(píng)果等科技巨頭也在積極投入藍(lán)牙Mesh生態(tài)。迄今為止，全球銷(xiāo)量榜前6的智能音箱中，五款內(nèi)置藍(lán)牙Mesh網(wǎng)關(guān)功能。

Part 03、基本概念

- 廣播和洪泛

藍(lán)牙Mesh技術(shù)是基于低功耗藍(lán)牙廣播報(bào)文來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這是一種基于洪泛（flooding）的消息傳遞機(jī)制。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息時(shí)，它會(huì)廣播一條消息，所有收到這個(gè)消息的節(jié)點(diǎn)都接收并且轉(zhuǎn)發(fā)這條消息，確保目標(biāo)節(jié)點(diǎn)能夠收到這一消息。

- 節(jié)點(diǎn)和設(shè)備

在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中，我們通常把還未加入藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備叫做未配網(wǎng)設(shè)備（Unprovisioned device），未配網(wǎng)設(shè)備加入一個(gè)藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)之后就被稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)（Node）。

把一個(gè)未入網(wǎng)設(shè)備加入藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)變成節(jié)點(diǎn)的過(guò)程叫做配網(wǎng)過(guò)程（Provisioning）。在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中，通常是由一個(gè)配網(wǎng)器（Provisioner）來(lái)將未配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行配網(wǎng)從而變成藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的。

一些節(jié)點(diǎn)扮演不同的角色，表現(xiàn)出以下四個(gè)節(jié)點(diǎn)特征（Features）：

• 低功耗 (Low-Power) 特性

功率受限的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)利用低功耗特性來(lái)減少無(wú)線電接通時(shí)間并節(jié)省功耗。同時(shí)低功耗節(jié)點(diǎn)（LPN）可以與Friend節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作。

• Friend 特性

功率不受限的節(jié)點(diǎn)很適合作為Friend節(jié)點(diǎn)。Friend節(jié)點(diǎn)能夠存儲(chǔ)發(fā)往低功耗節(jié)點(diǎn)（LPN）的消息和安全更新；當(dāng)?shù)凸墓?jié)點(diǎn)需要時(shí)再將

• 中繼 (Relay) 特性

中繼節(jié)點(diǎn)能夠接收和轉(zhuǎn)發(fā)消息，通過(guò)消息在節(jié)點(diǎn)之間的中繼，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)是否能夠具備這一特性取決于其電源和計(jì)算能力。

• 代理 (Proxy) 特性

代理節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)GATT和藍(lán)牙Mesh節(jié)點(diǎn)之間的Mesh消息發(fā)送與接收。承擔(dān)這一角色的節(jié)點(diǎn)需要固定的電源和計(jì)算資源。

- 元素

一個(gè)節(jié)點(diǎn)是由元素組成的，節(jié)點(diǎn)至少要包含一個(gè)主元素（Primary Element），也可以包含多個(gè)元素，每個(gè)節(jié)點(diǎn)里包含的元素個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu)是固定的，每個(gè)元素都有自己的地址，主元素的單播地址在配網(wǎng)過(guò)程中由配網(wǎng)器下發(fā)，而節(jié)點(diǎn)中其余元素的地址則依序增加。

- 狀態(tài)

狀態(tài)（State）用于表示節(jié)點(diǎn)中元素處于的某一個(gè)特定狀況。元素的狀態(tài)是通過(guò)客戶(hù)-服務(wù)端的機(jī)制來(lái)訪問(wèn)的。例如，某個(gè)節(jié)點(diǎn)（比如插座）中的元素有通用開(kāi)關(guān)模型的開(kāi)關(guān)服務(wù)端，用來(lái)代表這個(gè)元素的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的元素（比如開(kāi)關(guān)按鈕）有通用開(kāi)關(guān)模型的開(kāi)關(guān)客戶(hù)端，這樣就可以通過(guò)開(kāi)關(guān)按鈕上的開(kāi)關(guān)客戶(hù)端發(fā)送開(kāi)關(guān)模型定義好的消息去訪問(wèn)或控制插座上開(kāi)關(guān)服務(wù)端的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

- 消息

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信都是通過(guò)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)狀態(tài)都關(guān)聯(lián)一系列消息，客戶(hù)端會(huì)發(fā)送這些消息給服務(wù)端去讀取或設(shè)置服務(wù)器端的狀態(tài)，服務(wù)端也會(huì)在狀態(tài)改變時(shí)發(fā)出消息來(lái)通知其他節(jié)點(diǎn)的客戶(hù)端。

藍(lán)牙Mesh的消息定義包含了消息報(bào)文格式及消息的交互機(jī)制。消息報(bào)文格式由操作碼和相關(guān)參數(shù)組成。

消息分為需要回復(fù)的消息和不需要回復(fù)的消息。

- 模型

模型（Model）定義了節(jié)點(diǎn)具備的基本功能，包含實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能所必需的狀態(tài)和操作狀態(tài)的消息及其他一些行為。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以包含多個(gè)模型。在藍(lán)牙Mesh模型里，采用客戶(hù)端-服務(wù)端的架構(gòu)進(jìn)行通信。因此，在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也被定義成這3種模型：服務(wù)端模型、客戶(hù)端模型和控制模型。

- 發(fā)布和訂閱

在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)在需要時(shí)可以向單播地址、組播地址、虛擬地址發(fā)布消息，而其他節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)訂閱這些地址來(lái)獲取這些消息。如客廳中的燈具可以訂閱客廳的組播地址。

- 配網(wǎng)過(guò)程

1）未配網(wǎng)設(shè)備向外廣播自己的存在。

2）在未配網(wǎng)設(shè)備和配網(wǎng)器間建立一個(gè)鏈接。

3）安全的建立一個(gè)共享密鑰，用于后期傳送配網(wǎng)數(shù)據(jù)。

4）通過(guò)OOB信息認(rèn)證未配網(wǎng)設(shè)備是否可以加入藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)。

5）加密傳輸配網(wǎng)數(shù)據(jù)。