【技术】蓝牙Mesh：一种多对多的网状网络通讯机制
2017年7月份，蓝牙宣布蓝牙Mesh标准。区别与传统印象中蓝牙通过连接、配对这种一对一的通讯方式，蓝牙Mesh是一种多对多的网状网络通讯机制，本文谈下个人理解。
首先是PHY层，蓝牙Mesh是对低功耗蓝牙的扩展，底层仍然采用自适应跳频技术，使用BLE的广播信道进行Mesh信息的发送和接收，使用GATT信道执行代理协议，将GATT数据转换为广播信道Mesh消息，用于和Mesh节点和手机的通讯中。
接下来谈一下蓝牙Mesh的节点，Mesh中的每个节点都具有收发Mesh消息的功能，同时支持四种可选的附加功能，每个节点可以支持其中一种或多种，四种功能分别为：
1.代理功能（Proxy）：可启用蓝牙网状网络和GATT设备之间的讯息代理功能，例如将手机的消息转换为mesh网络的消息。
2.中继功能（Relay）：可中继消息，扩展蓝牙网状网络的范围和规模，属于选项功能。
3.朋友功能（Friend）：可以为低功耗功能的节点执行消息缓存的附加功能。
4.低功耗功能（LowPower）：休眠和轮询朋友节点的讯息，轮询间隔时间可从毫秒到4天。
其中有一个比较特殊的节点，可以选择不使用以上任何功能，叫做边缘节点（Edge）。
读者可能会有疑问，这个是蓝牙抄袭了Zigbee吗？其实完全不是，蓝牙Mesh与zigbee不同，它不用路由协议，而是使用网络泛洪管理技术，简单说就是一个节点发出的数据，将会被所有支持中继的节点进行转发，但不会被无限转发，已经转发该数据的节点将不再进行转发，同时，蓝牙Mesh有一些特殊机制，比如数据包生存周期（Time To Live）管理，也是有效的防止了数据的无限转发。
Mesh网络最直接展示是网络拓扑图，接下来看一下蓝牙Mesh的拓扑：
图1：蓝牙Messh网络拓扑
其中，代理节点（Proxy）支持GATT，可与手机、平板或PC进行交互，并可以执行代理协议（Proxy Protocol），将GATT数据包转为Mesh消息到Mesh网络的其他节点。
中继节点收到消息后会转发消息，以使数据包覆盖到更多节点。朋友节点为低功耗节点缓存数据，待低功耗节点睡眠唤醒后获取数据。
蓝牙Mesh在消息类型上面也和其他网状网类似，主要包含：
单播：对单一点。
组播：对一组节点。
广播：对所有节点。
蓝牙Mesh在信息行为上有一些互联网的影子：
发布（Publish）：发送消息即为发布。
订阅（subscribing）：节点可经配置选择发送信息到指定位址进行处理。
蓝牙Mesh在安全性上面也是做了比较多的工作：
1、蓝牙网状网络使用多层及安全措施。
2、网络，应用和设备管理各有各的安全层级的功能。
3、供应规定：设备须使用P-256曲线的EllipticCurveDiffieHellman。
4、认证：所有信息都通过128位的AES-CCM认证。网络和应用层皆使用独立的密钥和MIC。
5、隐私：所有信息都加密，除了前8位之外的所有PDU都进行混淆加密。
6、针对所有已知的安全威胁问题提供蓝牙网状网络安全保护措施。
现在相信你已经对蓝牙有一些了解，作为新的技术，目前提供方案的厂家还不是很多，其中包括SILICON LABS的EFR32BG、EFR32MG系列SoC，目前已发布低功耗蓝牙Mesh 方案，包括开发工具Simplicity Studio、Bluetooth Mesh SDK Ver 1.1.0.0、Android移动端应用。
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随着蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）最近发布新的蓝牙Mesh规范，SILICON LABS（亦称“芯科科技”）亦已借此机会提供全系列支持新标准的蓝牙SoC和模块产品阵容。本文将概略介绍蓝牙Mesh的新增功能与特性，帮助开发人员更快上手。
SILICON LABS ZIGBEE 无线 Gecko SoC选型表
EFR32MG无线 Gecko SoC 是在 IoT 设备上实现节能多协议连网的理想之选。芯片解决方案结合了 76.8MHz ARM和高性能 2.4GHz 无线电，旨在为 IoT连接应用提供行业领先的节无线 SoC。
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产品型号
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品类
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Protocol Stack
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Frequency Band @ Max TX Power(GHz@dBm)
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Flash(kB)
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RAM(kB)
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GPIO(个数)
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Operating Temperature(℃)
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Storage Temperature(℃)
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Pin Count
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AVDD Supply Voltage(V)
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EFR32MG12P433F1024GL125-C
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Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
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Bluetooth LE Zigbee Thread Proprietary, Wi-SUN
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2.4GHz @ 19dBm, Sub-GHz @ 20dBm
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1024kB
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256kB
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65
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-40℃~85℃
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-50℃~150℃
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BGA125
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1.8V~3.8V
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【经验】低功耗蓝牙SoC芯片EFR32BG系列的UART串口通信参考代码与解析
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EFR32BG24L无线SoC系列数据
EFR32BG24L无线SoC系列是适用于蓝牙低功耗和蓝牙网状网络的无线连接，具有高性能2.4GHz射频、低功耗、AI/ML硬件加速器和Secure Vault等关键特性。该系列SoC采用Cortex®-M33内核，最高运行频率78MHz，提供768kB闪存和96kB RAM，适用于智能家居、照明、便携式医疗设备和AI/ML等应用领域。
SILICON LABS - 无线系统芯片 (SOC),EFR32BG24L,AI/ML,智能家居,照明,便携式医疗设备
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EFR32BG22L 无线 Gecko SoC 系列数据手册
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SILICON LABS - WIRELESS GECKO SOC,EFR32BG22L122F352GM32-C,REMOTE CONTROLS,车库门开启器,WELLNESS DEVICES,BLUETOOTH MESH LOW POWER NODES,后视镜,信标,遥控器,REARVIEW MIRRORS,资产标签,体育保健用品,便携式医疗器械,ASSET TAGS,BEACONS,体育,GARAGE DOOR OPENERS,蓝牙网状低功耗节点,健康设备,PORTABLE MEDICAL DEVICES,SPORTS,FITNESS
【技术】蓝牙5与蓝牙MESH，增加蓝牙传输距离并将蓝牙设备进行组网通讯
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Silicon labs 蓝牙SOC选型表
Cortex-M4/M33内核,支持蓝牙5,待机功耗1.2μA;实测网络节点100+,工作温度高达125℃,提供芯片和模块。其最新的1.4μA超低功耗蓝牙SoC EFR32BG22具有主频高达76.8MHz Cortex-M33内核,16位ADC,支持蓝牙5.2与AoX定位和蓝牙Mesh协议。
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产品型号
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品类
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MCU Core
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Core Frequency (MHz)
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Flash
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RAM
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Secure Vault
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Bluetooth
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Bluetooth 5
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Bluetooth Mesh
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Cryptography
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Output Power Range (dBm)
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GPIO
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I²C
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SPI
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I²S
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Receive Sensitivity
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ADC
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Comparators
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Temperature Range (ºC)
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Package Type
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Package Size(mm)
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EFR32BG24B110F1536IM48-B
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Bluetooth®Wireless SoC
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ARM Cortex-M33
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78
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1536
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256
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High
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5.3
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Bluetooth 5
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Bluetooth Mesh
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AES-128;AES-256;ECC;SHA-1;SHA-2
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-20 to 10
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28
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2
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3
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1
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-97.6DBM(1Mbit/s GFSK)
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12-bit,SAR,1Msps
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2
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-40 to 125
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QFN48
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6x6
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提升智能照明精准控制与节能优化，Silicon Labs BG24智能照明蓝牙SoC芯片支持蓝牙Mesh与快速启动技术
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SILICON LABS Matter 无线SoC选型表
EFR32MG24 无线 SoC 是使用 Matter、OpenThread 和 Zigbee 进行网状物联网无线连接的理想选择
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产品型号
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品类
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Protocol Stack
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MAX TX Power (dBm)
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Flash(kB)
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RAM(kB)
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GPIO(个数)
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Secure Vault
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IADC High-Speed/High-Accuracy
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Multi Vector Processor
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Max CPU Speed(MHz)
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Operating Temperature(℃)
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Storage Temperature(℃)
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Pin Count
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AVDD Supply Voltage(V)
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EFR32MG24B310F1536IM48-B
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Wireless SoC
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Matter,Zigbee,Thread,Bluetooth 5.3
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10dBm
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1536kB
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256kB
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28
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High
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IADC High-Speed/High-Accuracy
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Multi Vector Processor
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78.0MHz
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-40℃~125℃
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-50℃~150℃
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QFN48
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1.71V~3.8V
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EFR32BG27无线Gecko SoC系列数据表
EFR32BG27无线 Gecko SoC系列是Silicon Labs无线 Gecko产品组合的一部分，专为低功耗蓝牙5.x网络连接的物联网设备设计。该系列集成了76.8 MHz Cortex-M33内核和2.4 GHz射频，提供高效能、低功耗的无线解决方案。产品支持多种电池供电，适用于便携医疗、家庭终端、车队/资产管理、工业自动化、门禁控制、蓝牙网状网络、运动健身和健康设备、电动工具等多种应用场景。
SILICON LABS - WIRELESS GECKO SOC FAMILY,WIRELESS GECKOSOC系列,SOCS,MCU,单片机,EFR32BG27C140F768IM32-B,EFR32BG27C320F768GJ39-AR,EFR32XG27,EFR32BG27C320F768GJ39-B,EFR32BG27C230F768IM40-B,EFR32BG27C230F768IM32-B,EFR32BG27,EFR32XG27C3X,EFR32XG27C2X,EFR32XG27C1X,EFR32BG27C140F768IM40-B,EFR32,EFR32XG22,EFR32BG27C320F768IJ39-B,ASSET MONITORING,INDUSTRIAL AUTOMATION,WELLNESS DEVICES,PORTABLE MEDICAL,FLEET MONITORING,POWER TOOLS,门禁,电动工具,资产监测,体育保健用品,便携式医疗,HOME END DEVICES,工业自动化,体育,BLUETOOTH MESH,蓝牙MESH,ACCESS CONTROL,健康设备,家庭终端设备,车队监控,SPORTS,FITNESS
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电子商城
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 86,199
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 57,517
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥17.6531
现货： 47,914
现货市场
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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