藍牙 Mesh會是最好的物聯網協議嗎?

各廠商藍牙Mesh技術的到來,讓不少智能家居廠商看到新的市場和希望,這其中不僅是它在智能家居的應用,更有它在Bluetooth Smart所涉及的所有垂直應用領域的潛力。那什麼是mesh網絡呢?藍牙 Mesh又是怎麼回事?它會一統物聯網協議嗎?下面爲大家詳細分析一下。

  Mesh網絡的定義

  它是一種與傳統無線網絡完全不同的新型無線網絡技術,由mesh routers(路由器)和mesh clients(客戶端)組成,其中mesh routers構成骨幹網絡,並和有線的 internet網相連接,負責爲mesh clients提供多跳的無線internet連接, 因此也稱爲“多跳 (multi-hop)”網絡。直白一點,就是這個 mesh網絡只需要在路由器那裏分出各種終端設備,然後通過這些設備與設備之間進行組網,實現互聯。從傳統的智能家居互聯互通的定義上來講,有一個很大的好處,即不需要將所以的設備都通過網關連到一起,終端設備均可以成爲網關,網關同時也能當終端設備來使用。

  背景

  藍牙 Mesh脫胎於CSR倡導的私有協議,CSR Mesh。藍牙內部也出現了以Broadcom爲代表的一些公司的私有Mesh等種種協議,其中包含了Nordic,Dialog等大公司,當然,這嚴重威脅着藍牙終端間聯網標準的統一。於是CSR無私地決定把自己的私有協議捐獻給藍牙SIG,希望能夠平息物聯網協議的紛爭,因此,藍牙SIG正基於CSR Mesh制定新的統一的藍牙自聯網標準。

  因此想了解藍牙Mesh,我們先來談談CSR Mesh。

  什麼是CSR Mesh?

  CSR Mesh於2014年2月由CSR公司推出的一款全新的Bluetooth Smart解決方案,也正是因爲這項顛覆性的技術,CSR公司才被高通看上,並以25億美元的身價被收購。

藍牙 Mesh會是最好的物聯網協議嗎?

  CSR推出的Bluetooth® Smart解決方案— CSR Mesh

  這項技術主要是通過將藍牙配置與控制協議整合到單一的芯片中,利用星型網絡和中繼技術,讓每個網絡可以連接超過65000個節點,網絡和網絡間也能實現互連,最終可對無數個搭配Bluetooth Smart的設備通過同一手機、平板電腦或PC進行互聯或直接操控,從而構建整體家居自動化。

  通俗來講,也就是:CSR Mesh採取的是一種廣播技術,類似大海中的波濤,其節點和節點之間的距離是50米,芯片有中繼功能可以將信號不斷傳輸到更遠,當控制信號到達第一波被控設備後,它們會將信號再次廣播出去,傳給第二波設備,然後是第三波。。。。。而這些設備採集到的溫度、紅外等信號也可以回傳回來。這樣的技術可以構建更加智能的家庭,例如基於回傳的數據和雲端的大數據,可以分析進入家庭的人員的身份,從而提供更爲智能的服務,如燈光適宜的溫度等等。當然,基於這樣的網絡還可以提供室內定位服務,也可以將其應用到工業、醫療等其他領域。更爲重要的是,基於該協議的解決方案無需進行復雜安裝、配對或使用如路由器一樣的接入設備,從而保障卓越的用戶體驗。

  那麼, CSR Mesh這項號稱爲家庭自動化而生的技術具備哪些優秀性能?

  優勢一:在功耗上,CSR Mesh的功耗只有Zigbee的幾十分之一。

  它可以通過節點與節點之間的信息傳播,讓信號在Mesh網絡間不斷地傳輸,以達到控制目標設備的功能,而無需傳統意義上的網關,因此,我們可以利用手機或平板上的APP來進行控制,操作起來十分方便。

藍牙Mesh會是最好的物聯網協議嗎?

  CSR Mesh 技術的組成架構

  優勢二:環環相扣的加密功能保障信息安全。

  在提及CSR Mesh技術在安全上的性能表現時,專業人士指出,在這樣一個由CSR Mesh構成的家庭網絡中,一切的數據都是使用AES算法進行加密,數據間的傳輸也會基於經典的嵌套式密鑰交換&加密協議Diffee-Hellman-Merkle來運行。每當有新設備要接入組網時,需要憑藉設備自身擁有的128位UUID(通用唯一識別碼)以方便手機APP識別,隨後還得通過64位代碼的認證才能連上手機,認證通過了設備纔可以獲得唯一的組網密鑰,以用於通信。

  舉個例子,當我們要把一個智能燈泡接入家庭組網,首先得利用特定的手機APP進行燈泡的二維碼掃描,經過識別與認證後,APP就會爲其分配組網密鑰,由此來操控它的各種功能,包括亮度調節,開關等等。

藍牙Mesh會是最好的物聯網協議嗎?

  智能燈泡加入CSR Mesh網絡的流程

  即將到來的藍牙Mesh有何特點?

  那麼即將出臺標準的藍牙Mesh會有哪些優點呢?網上某些藍牙Mesh支持者給出了以下七個理由:

  一、每年生產十幾億部的智能手機幾乎全部搭載藍牙4.0,如此龐大的體量攤銷了藍牙協議、藍牙芯片的軟硬件研發成本;另一方面,比Wi-Fi簡單的藍牙協議棧、比Wi-Fi低得多的帶寬又降低了處理能力方面的要求。這兩方面造就了藍牙的低成本。

  二、適中的帶寬、低發射功率和完備的休眠機制造就了藍牙的超低功率,藍牙4.0中BLE的出現,更是把待機功耗帶到了微瓦級,而且啓動快速,不像Wi-Fi,啓動一次需要幾百毫秒,空耗系統功耗。

  三、Wi-Fi在2.4GHz上只定義了14個頻道, 而藍牙4.0定義了79個頻道,在中國式公寓樓這一普遍場景,智能家居聯網必須有足夠多的頻道才能避免同頻干擾。這一點上藍牙完勝了Wi-Fi。ZigBee在2.4GHz、 868MHz和915MHz一共才定義了27個信道,遠遠不能勝任大面積家庭使用導致的同頻干擾。

藍牙Mesh會是最好的物聯網協議嗎?

  爲物聯網而生的藍牙 Mesh協議

  四、藍牙自聯網降低了覆蓋距離的要求,而且節點越多,覆蓋盲區越少。一般人家中5個以上藍牙燈泡或開關,就可以形成全家無盲區覆蓋。

  五、成本。藍牙模塊的成本平均大概只有其他協議的一半。當阿里巴巴祭出9.9元和19.9元物聯網無線模塊包郵大法的時候,9.9元就是藍牙模塊,19.9元是Wi-Fi模塊,可見其中的成本差,也可看出藍牙模塊的成本之低,已經不到10元!

  六、藍牙4.2的理論帶寬上限24Mb,帶寬可以傳送短視頻或圖片。

  七、藍牙4.2可以直接接入互聯網,甚至預留了未來的互聯網標準,IPV6。

  藍牙Mesh的優勢是如此明顯,幾乎可以認爲智能家居領域的幾個主要痛點一掃而空,同時短視頻或圖片傳送,傳送信息內容物理加密等又可以增加爲新的消費痛點,比如說:

  用藍牙門鈴代替貓眼,用藍牙冰箱監控器準確地告訴你冰箱的存貨狀況等,加上傳統的設想如藍牙門磁、藍牙窗磁、藍牙門鎖、藍牙照明、藍牙窗簾、藍牙太陽能監控、藍牙開關、藍牙煤氣報警、藍牙水錶、藍牙氣表、藍牙監控、藍牙遙控器、藍牙血壓計、藍牙血糖儀、藍牙溫度計、藍牙體重計等等,再加上傳統家電上的藍牙,如電視機、空調、洗衣機、微波爐等等。現在智能手機的年銷量接近20億,想一想50倍的藍牙終端數量,這是接近1000億的年銷量,幾乎是天文數字。可以再造一個體量等同於智能手機的市場。有市場分析家認爲藍牙自聯網,完全是一個可以改寫物聯網歷史的協議。

  值得注意的是,目前藍牙Mesh協議的關鍵技術正由CSR一手把持;對此,CSR也正積極與藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)的 Smart Mesh Study Group合作,希望儘快建立藍牙Smart網狀網絡全球標準。據CSR表示,該公司將全力支持物聯網發展,並與 Bluetooth SIG合作實現藍牙Smart網狀網絡標準化,以確保所有相容裝置的互通性,並預防出現阻礙延緩市場成長的分裂現象。

  即使同樣採用ZigBee技術,可能都無法實現互聯互通,目前,不同廠商的ZigBee設備之間可能只是實現了通話但是未能實現對話,就像講A語言的人能聽到會B語言者講話卻不知道對方到底在講什麼一樣”。或許它不會顛覆智能家居,但是在應用層面,藍牙的普及率最高,標準化水平也最高,基於藍牙的Mesh技術最有可能成爲互聯互通的新技術。

  既然這麼有優勢,那麼藍牙Mesh有可能會一統物聯網協議嗎?筆者認爲,畢竟藍牙Mesh標準還未公佈,會不會一統物聯網的協議,時間是最好的答案。

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