介绍蓝牙Mesh的网络协议栈的基本概念

蓝牙技术作为一种通用通信技术，最主要的功能就是取代了数据电缆的传输，用于便携式设备及其应用。本文介绍蓝牙无线技术的不断革新与进步。

2004年，蓝牙技术联盟推出了蓝牙2.0+EDR，使得蓝牙传输速率达到了2.1Mbps（262.5KB/s）；

2009年发布了蓝牙3.0+HS（Hight Speed），将数据传输速率提高到了24Mbps（3MB/s）的理论值；

在2010年发布的蓝牙4.0包含三种协议，分别是传统蓝牙（Classic Bluetooth）、低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）和高速蓝牙技术（Bluetooth High Speed）。其中低功率蓝牙（BLE），极大地降低了蓝牙设备的通信电力负担；

在2014年，蓝牙4.2版开始支持6LoWPAN（基于IPv6的低速无线个域网标准），使得蓝牙设备更易于接入互联网；

到2016年，蓝牙5的推出对低功耗设备，进一步提升了通信速率，并且能够结合wifi对室内的设备位置进行辅助定位；

2017年7月19日，蓝牙技术宣布全面支持Mesh网状网络。

纵观蓝牙技术的发展历程，SIG不断地追求着“传输速率、低功耗、网络接入和安全配对”等无线连接的性能，以满足各种应用对近距离通信的需求。从“以人为中心的边缘网络”逐渐拓展到所有物联网边缘场景；而蓝牙Mesh组网技术更是适用于整个物联网市场，包括消费领域和工业领域。

*蓝牙Mesh定义*

严格意义上来讲，蓝牙Mesh技术其实并非无线通信技术，而是一种网络（组网）的技术，用于构建“多对多通信连接”的网络。而低能耗蓝牙技术则为无线通信技术。所以，蓝牙Mesh是建立在低功耗蓝牙之上的通信网络。

*蓝牙Mesh技术的基本概念*

蓝牙Mesh整体上可以分成应用层和网络层，这两层都具有鲜明的层次化设计，有利于开发者进行网络部署及应用的开发。

1、应用层

在应用层面，SIG对蓝牙设备的功能进行了多层次的封装：节点-元素-模型-状态。

2、网络层结构

蓝牙Mesh网络是搭建在低功耗蓝牙技术（BLE）构架之上的，其网络的层次构架为：BLE层---承载层---网络层---传输下层---传输上层---接入层---基础模型层---模型层。

BLE层：低功耗蓝牙连接层，实现节点之间的无线通信连接，是实现Mesh网络的基础。

承载层：定义了如何使用底层BLE协议栈传输网络PDU（协议数据单元）。承载方式分为2种：广播承载和GATT承载。

网络层：定义了各种消息的地址类型、格式，完成数据的网络寻址和转发。

传输下层：主要负责网络中传送的PDU的分片和重组。

传输上层：负责对上层应用数据进行加密、解密和认证。

接入层：定义应用的数据格式，以及如何使用传输层的服务（网络服务）。同时能够定义、控制在传输层中的数据加密和解密过程，并对于传输层送达的数据进行验证。

基础模型层：实现应用层与Mesh网络协议的适配，定义了其中的消息、状态等属性。

模型层：在蓝牙Mesh网络中，模型层是实现各类应用功能的基础。

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