了解蓝牙

蓝牙 Mesh 网络常见问题

一般市场|信息中继|配置|一般架构|安全性|可靠性

一般市场问题

什么是Bluetooth®网状网络?

蓝牙™ 网状网络可实现多对多(m:m)设备通信,是创建大规模设备网络的最佳选择。它非常适合需要数十、数百或数千台设备相互通信的控制监控和自动化解决方案。

在哪里可以使用蓝牙™ 网状网络?

蓝牙™ 网状网络正被广泛应用于各个市场。我们看到,在楼宇自动化 市场,尤其是商业照明解决方案以及多个市场的传感器网络解决方案中,网状网络的应用十分活跃。它非常适合需要数十、数百或数千台设备相互通信的物联网解决方案。

哪些蓝牙核心规范 版本支持网状网络?我能否升级使用蓝牙™ 技术的现有产品?

网状网络在蓝牙™ LE 上运行,与 4.0 及更高版本的核心规范兼容。蓝牙规格允许升级。只有设计为可升级的产品才能在现场进行增强,以支持网状网络。可升级性由多个因素决定,如蓝牙芯片的可用内存量。不过,您应向设备和/或产品 制造商咨询,以最终做出决定。

为什么要选择蓝牙™ 网状网络?  

蓝牙™ 网状网络非常适合需要成百上千台设备相互通信的控制、监控和自动化系统。蓝牙网状网络专为满足商业和工业环境的严格要求而设计,在这些环境中,部署的简便性、性能和安全性至关重要。网络化照明控制就是迅速采用蓝牙 Mesh 技术的一个应用案例。

  • 易于部署
    • 由于蓝牙™ 技术在智能手机和平板电脑上的普及,安装人员可以使用调试应用程序与蓝牙™ 网状网络上的节点直接通信,无需专业的工程技术知识或互联网和云平台来支持系统的安装和运行。此外,远程配置功能 使添加新设备或更改现有设备变得更加容易。
  • 可靠和可扩展的性能
    • 蓝牙™ 网状网络专为大规模无线网络部署而设计。蓝牙™ 网状网络有三大特点,使其有别于其他无线网络技术,并为商业和工业设施的安装人员、楼宇经理和最终用户提供所需的弹性。
      • 基于蓝牙™ 网状网络的控制系统不需要集中式控制器,因为智能分布在所有终端设备上。分散式控制架构可使系统以更低的成本实现更大的规模、可靠性和性能。
      • 独特的发布信息寻址方法大大降低了网络上的信息流量,从而提高了网络规模和性能。
      • 蓝牙™ 网状网络为信息中继提供了多种选择。管理灌流可通过多跳提供可靠的多路径信息传递。定向转发(Directed Forwarding)提高了可扩展性,并能在最复杂的大规模网状网络中提高信息传递效率。
    • 强制性多级安全
      • 蓝牙™ 网状网络的设计将安全性作为重中之重,提供工业级安全保护,可抵御所有已知攻击。
        • 必须提供覆盖整个设备网络和各种设备分组的全面安全保障
        • 还可提供其他功能,以进一步提高安全性和网络设备隐私性
        • 蓝牙™ 网状网络安全架构是开放的,可供公众审查

构建蓝牙™ 网状网络产品需要什么?

要构建蓝牙™ 网状网络产品,您需要兼容的硬件和软件。Bluetooth LE ™ 网状网络要求底层Bluetooth LE 4.x 或 5.0 协议栈支持 GAP 广播者和观察者角色,以发布广告和扫描广告数据包。

要通过Bluetooth LE 使用蓝牙网状网络,建议使用蓝牙网状网络解决方案提供商提供的合格 SDK,其中包括蓝牙网状网络协议和带有相应 API 的模型。

构建蓝牙™ Mesh Networking 智能手机应用需要什么?

要开发与蓝牙网状网络产品配套使用的智能手机或平板电脑应用程序,如果您的移动操作系统提供合适的应用程序接口(API),允许应用 满足网状网络配置文件 规范中定义的Bluetooth LE 广告数据包相关要求,则应使用广播承载层。在任何情况下,广播承载层 都是首选承载广播承载层 。在无法使用广播承载层 的情况下,您可以使用 Bluetooth Mesh代理协议 ,通过代理节点与 Mesh 网络进行通信。该代理协议 可在标准蓝牙低功耗 GAP 和 GATT API 的基础上实现。

我可以使用蓝牙™ 网状网络将音乐串流到家中的所有扬声器吗?

不是,蓝牙网状网络是为许多蓝牙设备之间的小信息交换而优化的,而不是为媒体流而优化的。

mesh 是否会影响附近其他Bluetooth 无线设备的操作,比如听音乐?

不,您可以在网状网络中或附近继续听音乐、同步活动跟踪器和查看智能手表上的通知。

蓝牙™ Mesh Networking 的情况如何? 现在蓝牙™ NLC 可用了吗?

蓝牙™ 网状网络仍然是最理想的网状网络技术,适用于需要成百上千台设备相互通信的控制、监控和自动化系统。蓝牙™ 网状网络技术可满足对性能、可靠性和安全性要求极高的商业和工业环境的严格要求。蓝牙™ NLC 以蓝牙™ 网状网络为基础,提供全栈式无线照明控制标准。

信息传递问题

为什么蓝牙™ 网状网络使用基于洪水的信息中继方法?

对消息中继采用管理型泛洪方式最能满足实现简单、可靠、可扩展的mesh 网络的要求。

使用托管洪泛信息传输,无需创建和管理复杂的路由 。即使在可自动生成表的路由解决方案中,也可能发生严重的网络中断。

受管洪泛消息传递本质上是多路径的,可确保消息到达目的地。它本身也是点对点的,允许所有节点直接相互通信。由于没有中心枢纽或路由 节点,因此不存在单点故障。

在大多数网状网络实施中,相当大比例的信息传输都是组播的,例如一栋建筑中的一个电灯开关可以控制数十或数百个电灯。蓝牙网状网络(Bluetooth Mesh Networking)的受控泛洪消息传递方法与其发布群消息传递模型相结合,可为大规模网络提供极其高效的高性能消息传递。

是不是所有基于洪水的mesh 网络的电力效率都很低?

不,在简单的泛洪网状网络中可能会出现这种情况,但蓝牙® 技术采用的是有管理的泛洪方法,其中只有主电源节点才担任信息中继。低功耗节点,如电池供电的传感器,不负责信息中继。在蓝牙® 网状网络中,使用纽扣电池的低功耗节点可以运行多年。

蓝牙™ 网状网络如何处理组播信息?

蓝牙®网状网络使用发布群组信息的方式处理组播通信。

地址 空间的一半分配给了群组地址,一条信息可以发送到一个群组地址。每个节点都可配置为向一组群组地址订阅 ,并向一组群组地址发布 信息。

例如,一个电灯开关可以向 "走廊组 "发布 "打开 "信息,走廊上的所有电灯都将订阅到同一个 "走廊组"地址但这些灯也可以订阅到其他组,如 "底层组"、"所有灯组 "和 "紧急出口路线 "组。

蓝牙®网状网络还支持虚拟地址,通过允许 128 位 UUID 充当目的地 地址来扩展组地址。标签 UUID 的哈希值用于减少检查 UUID 的开销。每个哈希值代表数百万个不同的标签 UUID,从而增加了潜在虚拟地址的数量。

供应问题

什么是供给?

配置是将设备添加到指定网状网络的过程。它将设备变成网络上的一个节点,包括安全密钥 分配和为被添加的设备创建一个唯一的 ID。

什么是远程调配?

远程配置功能使在蓝牙® 网状网络上配置新设备变得更容易,为安装人员节省了宝贵的时间和金钱。新的远程调配功能 增加了通过网状网络进行调配的功能,调配信息需要经过一次或多次跳转才能到达未调配的远程设备。

Remote Provisioning功能 还提供了一些程序,用于自动处理Bluetooth®Mesh 网络生命周期中的重要事件,例如在初始创建网络后,通过重新生成所有设备的设备密钥,实现所有权的安全转移。

我可以备份我的配置数据并恢复它吗?

是的,您可以备份您的配置数据。这在规范中没有定义,所以你可以使用任何你喜欢的备份机制。

一般建筑问题

什么是节点?

节点是蓝牙® 网状网络上的一个已配置设备。

一个网络中可以有多少个节点?

虽然规范 允许配置多达 32,000 个节点,但我们并不指望在现实世界中能很快达到这个数字。不过,我们已经看到具有代表性的网络节点数量远远超过了 1000 个,这比目前市场上的其他低功耗网状技术要大得多。

蓝牙™ 网状网络需要不同类型的节点吗?

不,蓝牙® 网状网络的独特之处在于,网络中的所有节点都是分散的,可以彼此直接对话。

由于没有集中式集线器或路由 节点,因此不存在单点故障。不过,为了适应低功耗节点(如电池供电的传感器),只有部分节点执行信息中继功能。

一些节点承担了额外的功能,以支持向低功耗节点传递信息。这使得低功耗节点仍然是网络的一部分,但它可以一次睡几个小时或几天,直到它需要报告一些信息。因此,使用纽扣电池的低功耗节点可以运行多年。

什么是模型和属性?

蓝牙采用了一种简单但功能强大的方法,供开发人员描述蓝牙网格网络上的节点是什么和做什么,以便它能与其他节点交互。这种方法以一组称为模型的构件为基础。模型由一系列具有定义功能和行为的特征组成。模型分为四类,包括通用模型、传感器模型、定时模型和照明模型。通用模型是基本构件,定义了设备的标准功能,如简单的开/关状态。你可以使用属性来组合或增强通用模型。属性可为模型提供额外的上下文和价值。

安全问题

蓝牙™ 网状网络如何处理安全问题?

蓝牙® 网状网络是真正的商业级解决方案,包括其安全方法。

  • 添加到网络中的设备采用成熟的安全算法进行配置。它使用 256 位椭圆曲线和带外应用密钥 来安全添加设备。
  • 所有的通信都需要使用AES-CCM,使用128位密钥来保证安全。所有的mesh 消息都是经过加密和认证的。
  • 加密和应用密钥 应用于两层,即网络层 和应用 。网络中的所有节点都在网络层 帮助转发信息,但无法读取信息内容。这些内容由单独的应用 密钥保护,提供真正的端到端安全性。
  • 每条信息至少有 64 位应用密钥,但最长的信息可能有多达 1088 位应用密钥 。
  • 在规范中组织了模型,以说明不同的用户有不同的安全凭证。这样一来,维护人员可以充分控制网络配置,同时允许员工进行互动。
  • 通过规定每次发送的消息都要有新的序列号来防止重放攻击。
  • 通过使用定义的密钥更新程序,可将设备列入网状网络的黑名单。在配置过程中,每个设备都会计算一个唯一的设备秘钥 ,只有启动配置设备 知道并能更新这个设备秘钥 。
  • 信息通过混淆发送的每个数据包和刷新隐私来保护身份。这意味着,即使你随身携带mesh 设备,嗅探mesh 数据包的人也无法追踪到你。
  • 蓝牙® 网状网络基于证书的调配通过在设备调配过程中添加证书,提高了安全性并实现了批量设备入网。

蓝牙™ 网状网络旨在防止哪些安全攻击?

  • 通过在每个数据包上使用 128 位应用密钥 和至少 64 位应用密钥 ,可以防止暴力攻击。
  • 通过使用每一个发送的数据包的新序列号和检查每一个收到的数据包的序列号来防止重放攻击。
  • 在带外应用密钥的供应过程中,使用 ECDH 加密技术防止中间人攻击。
  • 使用密钥刷新程序防止垃圾桶攻击,允许所有剩余设备中的密钥,并将删除/损坏的设备列入黑名单。如果有人拆解扔掉的设备,它就不能透露任何安全信息。
  • 通过允许不安全位置的设备与物理安全位置的设备拥有不同的密钥,可以防止物理不安全设备的攻击。这可以防止有人攻击门铃并发送开锁信息。
  • 通过使用一组单独的密钥,让访客和游客临时和有限地访问网络,防止访客攻击。这些访客密钥的寿命有限。

使用蓝牙™ 网状网络会失去隐私吗?

不会,每个网状网络数据包都经过混淆处理,以保护用户身份。监听网状网络数据包的攻击者无法确定是哪台设备发送的信息,因为其中没有源或目的地 地址等识别值。每次转发信息时,这些被混淆的信息都会改变,从而无法跟踪信息流。

如果我的邻居 也有蓝牙™ 网状网络,会发生什么情况?

每个mesh 数据包都包含一个小的标识符,它可以确定该mesh 数据包属于哪个网络。一个mesh 网络中的设备无法对来自另一个mesh 网络的mesh 数据包进行解密或认证,它也永远不会转发这些消息。每个mesh 网络是完全隔离的。

可靠性问题

如何知道蓝牙™ 网状网络上的节点是否停止工作?

Bluetooth®Mesh 网络上的节点会发送心跳 信息。此外,还有一个强制健康模式,允许设备发送故障信息。例如,如果设备过热,就会发送 "过热故障 "信息。

如果节点断裂,会不会影响流量?

不,中继消息的节点如果停止工作,不会使网络停止。洪水消息中继会创建一个固有的自愈网络,因为消息会同时通过多条路线发送。