蓝牙MESH（E104-BT10）使用记录

0、小知识汇总

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1、产品简介

E104-BT10 蓝牙 mesh 自组网模块支持 sig mesh V1.0 标准，单网络理论最大可容纳 10922 个节点设备。设备入网后自动记忆网络信息，入网时间 1 秒内完成。手机 APP 可任意节点代理入网，实现 mesh 网络远程控制。可方便实现网内广播或任意定点数据透传，透传数据单包最大支持 80 字节。支持 sig标准 HSL（H: Hue , S: Saturation ,L:lightness）模型，一键实现灯控应用场景。非常适合物联网信息采集，大规模组网通讯场景，智能家居等应用。

2、产品特点

• PCB 板载天线，空旷最大通讯距离 50 米
• 发射功率多级可调最大+8dbm
• 串口波特率动态可配
• 无线通讯信道 37、38、39
• 网络无中心节点（gateway）
• 记忆组网信息，上电自动入网
• 上电入网 1 秒完成
• 支持手机 APP 入网
• 组网最大节点数 10922
• 支持 SIG MESH Generic 模型
• 支持 SIG MESH HSL 灯控模型
• 支持自定义串口数据透传模型
• 支持自定义低功耗（非标准低功耗）
• 支持串口唤醒

3、MESH网络介绍

这个模块最大的优势在于可中继网络内的任意数据，任意模块都是中继，中继的同时也都可收到数据，模块数据信号覆盖范围 50 米左右，下图中继为功能示意图，用户可参考。

解读上图模拟应用场景：模块 A 到模块 C 的距离为 70 米，超出了我们模块的 50 米的传输距离，所以 A 模块无法直接将数据发给 C 模块，若在 A模块和 C 模块之间放置一个 B 模块，那么 数据就会被 B 中继然后 C 收到。模块 A 需要发送数据给整个网络,模块 B,C,D,E 需要收到 A 的数据，那么 A 模块就以广播地址（0XFFFF）发数据就可以了如果 A 模块需要指定数据发送给 E 模块，就只需 在数据格式中地址处填写 E 模块的地址就行（详情见指令格式介绍），但是 E 模块离 A 模块 140 米，无法将数据直接传达，但是只要这几个模块是属于同一个网络，数据就会以下面这个链路传达到模块 E，A 发出数据传递给 B ，B 再到 C，C 到 D, D 传给 E。

4、一些基本概念

4.1、网络密匙（Net Key）

全称 network keys,网络密钥，用来保护网络层通信的密钥。是使用符合核心规范要求的随机数生成器生成的密钥。（详见 Mesh Profile3.86）

4.2、会话密匙（App Key）

全称 application keys,应用程序密钥，用来保护上层传输层的密钥。是使用与之兼容的随机数生成器生成的，应用程序密钥标识符（AID）用于标识应用程序密钥。（详见 Mesh Profile3.86）

4.3、设备角色

在 SIG MESH 协议中 拥有种角色分别为 node、low power node、relay node、friend node、proxy node。相关功能介绍如下：

• Node：整个 mesh 网络中的边缘节点，具有接收与发送数据的能力，但是不具备中继（relay）功能
• Low power node：低功耗节点，由于 friend node 的存在，低功耗节点不需要一直在广播信道发送或者监听数据包，只需要查询 friend node 上有没有数据达到就行。（暂不支持）
• Relay node：中继节点，是网络层扩展网络覆盖范围的核心节点，在接收到其他节点发送的数据包后，根据网络协议的判定条件判断是否需要转发。
• Friend node： low power node 可以与 friend node 建立友好连接，作为 low powernode 的代理节点，当 lowpowernode节点的数据达到时，可以在 Friendnode 缓存，等待 lowpowernode 查询并且获取。
• Proxy node：代理节点，代理节点可通过承载层（广播承载层或 GATT 承载层）接受信息，并通过另一个广播承载层或GATT 承载层重新发送消息。在非 mesh 低功耗蓝牙设备成为蓝牙 mesh 网络成员过程中起关键作用，代理节点的根本目的是执行承载层转换。它能够实现从广播承载层到 GATT 承载层的转换，反之亦然。因此，不支持广播承载层的设备可通过 GATT 连接来收发各类蓝牙 mesh 消息。E104-BT10N 支持代理节点功能，配合手机端 APP 可实现 mesh 网络控制（资料压缩包中包含 APP相关 SDK 供客户自行开发）。

通常单个设备只支持一种角色，在 EBYTE 的方案中，模块支持两种角色，provision 节点和 mesh 节点，provision 节点即负责组网的设备，mesh 节点是收发数据和转发数据的设备即 relay node。

SIG MESH 有四种连接方式：

• 1、 ADV（Not Relayed）:即不具备转播能力的连接。这种情况适用于两个节点之间互相收发消息，但不具备中继能力不能进行数据包的转发工作。
• 2、 ADV（Lower power）：即低功耗广播连接。用于 low power node 和 friend node 之间收发数据包，在这个连接上low power node 会主动发起请求建立与 friendship 的连接，以及从 friend node 上查询是否有自己的数据包。
• 3、 ADV Bearer：广播转发连接。两个节点之间可以基于广播转发收发广播消息，并且可以作为中继转发。（该产品就在此连接上工作）
• 4、 GATT Bearer：用于没有 ADVbearer 能力的结点也能参与 MESH 网络，通过代理协议与其他的结点在 GATT 连接上收发代理 PDU。

该产品支持的设备类型有 provision 和 mesh。

• Provision 节点： 是特殊的 node 节点，是整个网络的发起者。也被称作 gateway。它将未组网的设备加入到 mesh 网络中。Provision 节点向未配网设备提供 provision 数据，其中包括 netkey、appkey，还有设备每一个 element 对应的 unicast地址。
• Mesh 节点：该产品的mesh 节点是集 node、relay node 、friend node、proxy node 四种角色为一体，在使用过程中方便快捷。

4.4、模型（Moule）

在 SIG MESH 有很多模型，我们的 E104-BT10 模块一共有三个元素地址， 每一个元素地址下面可以绑定多个模型，在下表中每一行就是一个模型，其中 HSL 的模型比较特殊绑定了三个地址，这是因为在 HSL 模型中需要控制三个东西 亮度、饱和度、色温，所以它有三个地址。

4.5、地址（unicast）和元素（element）

Address 地址，一个地址对应一个元素，从上面 model 介绍中可以看出我们有三个元素，我们可以称之为元素地址，它是在 provision（组网）过程中由 provision 设备分配给 node 节点的唯一地址，在同一个 mesh 网络中每一个 node 设备可能会有多个地址 但是，每个设备里的一个 model 只能有一个地址，但不同 model 可绑定在一个地址上,在后续的 mesh 网络通信过程中设备就是依靠此地址寻找其他设备。E104-BT10G 的角色是 Provision 设备，E104-BT10N 的角色是 Node 设备。

5、使用介绍

5.1、组网介绍

E104-BT10 这个 mesh 组网模块, 分为了 E104-BT10G, E104-BT10N,两种型号，E104-BT10G（就是 provisioner），E104-BT10N（就是 node 节点），E104-BT10G 这是整个网络的发起者,整个网络有且只有一个 E104-BT10G我们所说的组网 就是用 E104-BT10G 把 E104-BT10N 加入到 E104-BT10G 的网络中。所以要实现 mesh 组网至少需要两个模块，一个 E104-BT10G，一个 E104-BT10N。

软件设置： E104-BT10G 需要设置 netkey，APPkey（详见指令 4.3.1.1）这两个值用户必须自己设置（我们有默认值，但不推荐使用），不同网络之间这两个值不能相同，因为在组网的时候 E104-BT10G 会给 E104-BT10N 分配 netkey，以及绑定 APPkey。

整个网络的组建完全自动，用户只需串口给出“添加节点入网”指令就好，组网过程最长耗时 30 秒，但是一般是 10 秒到 20秒就能成功。