蓝牙Mesh智能家居领域超越ZigBee？

　　市场分析机构预测2017年后智能家居将成为物联网最大的用户，巨大的市场意味着通信标准竞争的激烈。目前ZigBee备受关注，Thread来势汹汹，被认为有致命缺陷的蓝牙技术能否成为最终标准？

　　蓝牙（Bluetooth）无线技术工作于免许可的2.4GHz的ISM频段，采用1600hop/s的快速跳频技术、正向纠错编码（FEC）技术和FM调制方式，设备简单，支持点到点、点到多点通信。对于物联网应用而言，其最大的致命缺陷在于点到点传输，但是蓝牙Mesh或许能弥补这一缺陷。

　　物联网时代蓝牙技术的挑战

　　在过去的20多年里，人类经历2次大的连接，第一次是90年代起Internet 逐步普及，网线将11亿人连接到一起。第二次是2000年以后手机的普及又将地球人又一次紧密连接起来。蓝牙技术在1994年由电信巨头爱立信公司创制，随后，1998年蓝牙技术联盟成立，创始公司包括：苹果、爱立信、英特尔、联想、微软、诺基亚、东芝。

　　现在我们正经历物联网阶段的第三次大的连接，创立于手机时代的蓝牙技术面临挑战。蓝牙技术联盟亚太区市务高级经理李佳蓉女士介绍：“面对IoT领域的机会，蓝牙有几项技术特性必须克服，首先，因为IoT将导致联网装置数量大幅增加，现有的IPv4支持能力将有限，IPv6的技术支持势在必行，组网的能力也会受到考验；其次，便携式移动设备对于功耗的要求更为严苛；在物联网与生活结合得更加紧密之后，安全性也是重要的考量。”

　　为顺应时代潮流，蓝牙低功耗（BLE）技术推出，相较传统蓝牙拥有更好的信噪比，传输距离更远，通常可以达到50米，而传统的只有6~8米。蓝牙BLE功耗低，省电，数据传输量小但速率快。尽管优点多多，然而在智能家居、智能照明等领域的应用上，一直存在着距离短、组网能力差等问题。

　　随后，2014年底蓝牙技术联盟推出全新蓝牙4.2核心规格，在隐私保护、传输速度和直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网等方面做出重大改进，让物联网领域的互联更加快速安全。2015年2月，蓝牙技术联盟成立Bluetooth Smart Mesh工作组，助力Bluetooth Smart技术实现标准化的mesh网络功能。

　　蓝牙Mesh技术

　　介绍蓝牙Mesh技术之前，我们首先要明白Mesh网络是什么？无线Mesh网络（无线网状网络）也称为“多跳（multi-hop）”网络，由mesh routers（路由器）和mesh clients（客户端）组成，其中mesh routers构成骨干网络，并和有线的 internet网相连接，负责为mesh clients提供多跳的无线internet连接。无线网状网是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构，具有移动宽带的特性，同时它本身可以动态地不断扩展，自组网、自管理，自动修复、自我平衡。

　　无线Mesh网将传统WLAN中的无线”热点”扩展为真正大面积覆盖的无线”热区”。无线Mesh非常适合于覆盖大面积开放区城（包括室外和室内）的无线区域网络解决方案。

　　蓝牙Mesh脱胎于CSR倡导的私有协议CSR Mesh。CSR Mesh是2014年2月由CSR公司推出的一款全新的Bluetooth Smart解决方案。这项技术主要是通过将蓝牙配置与控制协议整合到单一的芯片中，利用星型网络和中继技术，让每个网络可以连接超过65000个节点，网络和网络间也能实现互连，最终可对无数个搭配Bluetooth Smart的设备通过同一手机、平板电脑或PC进行互联或直接操控，从而构建整体家居自动化。

　　号称为家庭自动化而生的CSR Mesh技术特点

　　特点一： CSR Mesh的功耗只有Zigbee的几十分之一。

　　它可以通过节点与节点之间的信息传播，让信号在Mesh网络间不断地传输，以达到控制目标设备的功能，而无需传统意义上的网关，因此，我们可以利用手机或平板上的APP来进行控制，操作起来十分方便。

　　CSR Mesh 技术的组成架构

　　特点二：环环相扣的加密功能保障信息安全

　　在提及CSR Mesh技术在安全上的性能表现时，专业人士指出，在这样一个由CSR Mesh构成的家庭网络中，一切的数据都是使用AES算法进行加密，数据间的传输也会基于经典的嵌套式密钥交换&加密协议Diffee-Hellman-Merkle来运行。每当有新设备要接入组网时，需要凭借设备自身拥有的128位UUID（通用唯一识别码）以方便手机APP识别，随后还得通过64位代码的认证才能连上手机，认证通过了设备才可以获得唯一的组网密钥，以用于通信。

　　智能灯泡加入CSR Mesh网络的流程

　　除了CSR，其他厂商如恩智浦也推出了蓝牙Mesh解决方案。恩智浦Bluetooth Smart Mesh的解决方案不同于其他网格技术可能出现泛洪（Flooding）而导致“广播风暴（broadcast storm）”、增加能源消耗等缺陷。恩智浦低功耗解决方案能够完全同步和路由各种协议，从而实现节点之间的高效端对端连接；能够创新的在整个网络中实现数量级的能效提升；还具有增强的安全性和带自愈功能的网络自组功能，并在未来保护分层网格架构（layered-mesh architecture），以更好地支持蓝牙智能设备，其所提供over-the-air 无线升级功能，可助部署之后的网络升级。恩智浦这个方案能够帮助开发商和制造商在开发智能家居产品，包括照明、传感器、温控器以及其他家用蓝牙智能设备时，实现多节点通信设计。

　　蓝牙Mesh

　　蓝牙Mesh的优点

　　一、低成本：每年十几亿部的智能手机几乎全部搭载蓝牙4.0，庞大的体量摊销了蓝牙协议、蓝牙芯片的软硬件研发成本。蓝牙模块的成本平均大概只有其他协议的一半。当阿里巴巴祭出9.9元和19.9元物联网无线模块包邮大法的时候，9.9元就是蓝牙模块，19.9元是Wi-Fi模块。

　　二、超低功率：适中的带宽、低发射功率和完备的休眠机制造就了蓝牙的超低功率，蓝牙4.0中BLE的出现，更是把待机功耗带到了微瓦级，而且启动快速，不像Wi-Fi，启动一次需要几百毫秒，空耗系统功耗。

　　三、多信道：Wi-Fi在2.4GHz上只定义了14个频道， 而蓝牙4.0定义了79个频道，在中国式公寓楼这一普遍场景，智能家居联网必须有足够多的频道才能避免同频干扰。这一点上蓝牙完胜了Wi-Fi。ZigBee在2.4GHz、 868MHz和915MHz一共才定义了27个信道，远远不能胜任大面积家庭使用导致的同频干扰。

　　四、覆盖盲区少：蓝牙自联网降低了覆盖距离的要求，而且节点越多，覆盖盲区越少。一般人家中5个以上蓝牙灯泡或开关，就可以形成全家无盲区覆盖。

　　五、传输速度：蓝牙4.2的理论带宽上限24Mb，带宽可以传送短视频或图片。

　　七、IPV6：蓝牙4.2可以直接接入互联网，甚至预留了未来的互联网标准，IPV6。

　　蓝牙技术未来怎么发展？

　　蓝牙技术未来的发展，主要有技术和应用两个方面。技术方面，除了发展蓝牙Mesh技术之外，蓝牙技术也将突破现在10米的通信距离，解决通信距离的限制问题。同时，在能耗不增加的基础上，蓝牙技术的传输速度将提升至当前的一倍。

　　图：2016蓝牙技术蓝图

　　未来，蓝牙技术将不仅仅是文件传输，会有更多应用场景。第一，Beacon。蓝牙Beacon应用彻底改变了人们对连接和信息发布的认识。很多人熟悉的Beacon都是觉得它是零售环节当中使用。实际这只是Beacon市场当中很小的一块，Beacon还可以用于工业、农业领域。第二，定位与发现。第三，更智能的自动化解决方案。智能建筑、智能家居、智能汽车未来都可以通过蓝牙连接到一起，包括控制温度，控制门锁，控制窗户等，蓝牙非常适合这些低功耗的小设备使用。还可以通过通过Mesh的功能，将所有设备连接到一起提供一整套的解决方案。

　　最后，至于蓝牙Mesh与ZigBee3.0谁能最终成为智能家居领域的标准，蓝牙Mesh技术上的有更低的功耗以及真正实现互联互通的优势，但最终谁能最终胜出还需要时间来告诉我们答案。