BLE Mesh蓝牙mesh网多跳大数据量高带宽传输数据方法

1、BLE Mesh数据传输现状

       BLE Mesh网络技术是低功耗蓝牙的一个进阶版，Mesh扩大了蓝牙在应用中的规模和范围，因为它同时支持超过三万个网络节点，可以跨越大型建筑物，不仅可以使得医疗健康应用更加方便快捷，还能监测像学校这类的大型公共场所随时监测学生的安全状况。

        BLE Mesh覆盖范围通过mesh网络的relay(中继)功能来实现的，即在mesh网络中，消息可以被临近的节点relay出去，这样经过多跳之后，消息再到达目标节点。因此传输覆盖能力，指的是在mesh网络覆盖的范围内，通过其网络内部的节点的relay去实现，同时也可以解决点对点的BLE通信时的遇到障碍物会通信不畅的问题。同时relay也引出了mesh网络的“Managed Flooding”，就是消息会以泛洪方式传播，只要relay节点收到消息，那么它就会将消息广播给其周围的节点。Flooding的方式是不需要有中心节点去协调的（如Zigbee就有router和coordinator），因此并不会去选择最优路径去传播，而是消息可能通过许多条路径先后到达……于是，这同时也为Flooding的网络带来了问题，消息其实传输一次并成功即可，这种方式会有太多的冗余的传输，造成能量的消耗和网络数据的阻塞。

        因此，BLE Mesh通常数据包较短，最长也就几十个字节。发包频率不易过快，这导致整个网络的数据传输性能降低。

2、大数据高吞吐需求

        很多场景下，我们不仅需要覆盖范围要广，而且需要大数据量的传输。比方说传输文件或者图片等。传统的BLE Mesh网络就不适合了。此时数据将大量的被转发。整个网络近乎无法传输图片或者文件。

         但是，我们知道在BLE 点到点使用GATT方式传输方式。传输文件图片的话，就会大大减少传输时间。甚至可以达到2Mbps。另外，很多蓝牙BLE的芯片是支持GATT Server和GATT Client共存的。

        那么，我们就可以实现“手握手”多跳的方式进行大数据量的传输。Source节点创建GATT Client，中间节点创建GattServer和 GattClient，目的节点创建GATT Server。这样，就可以实现大数据的多跳数据传输。

3、大数据链路的路由

         根据大数据的传输需求，我们需要查找到目的节点的传输路径。我们采用按需路由的方式，建立动态路由。在需要数据传输的时候，动态建立大数据链路的路由。数据传输完成后，自动释放路径。是否中间大数据节点，以便其它节点使用。

       路由查找建立过程，如下图所示：

       

       使用SimpleWiFi的S2W-M03模块，对路由建立过程进行测试。在100个节点的网络路由建立时间需要大概500ms的时间。在大数据链路传输数据带宽为2Mbps。能够完成大数据传输的需求。

     路由选择时，需要对路由发现算法的数据包进行处理，通常处理数据流程如下：

以上的算法已经在S2W-M03商用，稳定性得到了验证。

4、大数据链路传输

         大数据链路建立成功后，进入大数据传输阶段。大数据传输阶段的链路数据包格式如下：

在文件传输过程中。我们采用的数据包的具体数据格式。