1. 精讲蓝牙协议栈（Bluetooth Stack）：SPP/A2DP/AVRCP/HFP/PBAP/IAP2/HID/MAP/OPP/PAN/GATTC/GATTS/HOGP等协议理论
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目录
1. 蓝牙Mesh概念
蓝牙Mesh是2017年7月蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）正式推出的蓝牙设备组网标准。
我们知道蓝牙ble设备可以与其他设备建立GATT连接，然后进行“一对一”的通讯关系，也可以通过beacon广播将数据发送到自身通讯距离内的所有设备上，这是“一对多”的通讯关系。而蓝牙Mesh技术拓展了蓝牙的通讯关系，打破了以往蓝牙ble设备只能够一对一、一对多通讯的限制，使网络内的蓝牙设备可以实现“多对多”的通讯，这将大大增加蓝牙的通讯距离和应用场景，填补了蓝牙在大规模组网应用领域的空白。
BLE(Bluetooth LowEnergy，低功耗蓝牙)的工作频率是2.4GHz，蓝牙规范中定义了40个RF通道，通道间隔2MHz，其中3个通道是广播通道，用于发现设备、建立连接和广播等。而在BLE5.0 规范中(之前，广播信道只有 37、38、39和data信道(0-37))，剩余的37个通道既可以用于数据传输也可以用于广播通道。
Mesh是BLE的一种无线多跳网络拓扑结构，蓝牙Mesh是一种基于广播的，基于网络泛洪管理的协议，通过广播发送，扫描接收。由于它使用了蓝牙规范的低能量部分，并与该协议共享最低层，所以也有人称之为 BLE Mesh。
蓝牙Mesh网络通过中继功能解决单点故障问题，节点包括中继功能、低功耗功能、友邻功能和代理功能。蓝牙Mesh网络最大的优势是支持手机连接，然而现在的手机不支持蓝牙Mesh，因此蓝牙Mesh网络需要至少一个代理节点来实现和手机的通信。
蓝牙Mesh信息包含在蓝牙低能量广播包的有效负载中，所以其物理层表示与现有的低功耗蓝牙设备兼容。相较于传统蓝牙的星形组网，蓝牙 Mesh 低功耗、低响应延迟的特点，使其成为loT(物联网)中的重要组成部分。
蓝牙Mesh是一项基于蓝牙4.0协议的蓝牙组网技术标准，由于目前几乎所有的智能手机都具备蓝牙功能，所以可以使用手机对蓝牙Mesh设备进行直接控制。所以蓝牙Mesh是一种可以向ZigBee一样实现大规模组网，同时又不必依赖网关，可以使用手机进行直接控制的方案。相信蓝牙Mesh技术将成为物联网短距离规模组网的最优方案。
2. Mesh的配网和配置过程
配网成功后，分发配网数据 (Distribution Of Provisioning Data）： 包括网络密钥（NetKey）和设备的唯一地址，即单播地址（Unicast Address），密钥索引， IV索引，标志。
配置过程： 网关发到mesh节点的Composition Data 数据定义了元素个数以及元素下model个数与model-id。包括节点在mesh的角色（中继节点、友好节点、代理节点），订阅发布地址，心跳等设置。
3. 蓝牙mesh的运行原理与数据包
配网成功后，网络中的每一个设备都发送和接收来自无线电范围内所有设备的所有消息。（在mesh网状网络中没有连接的概念），这种广播模式也称为网络泛洪，采用网络泛洪的方式，通过可控的泛洪消息传递，不需要创建和管理复杂的路由表、路由发现表（zigbee设备）等，节省了维护网络运行的存储器空间的开销。同时，网络泛洪消息传播的本质是多路径（Multi path）的，确保了信息可以通过多条路径传递到目的节点，因此网络中任何一个单点的故障也不会对网络传输造成致命性的影响，这使得网络可靠度极高。
中继节点
中继的作用是扩大节点的传送范围。如图所示，当A设备发送单播地址时，若被中继节点B接收到，且B设备无此单播地址，此时B设备会检测数据包里的TTL是否大于1，若大于1，B设备会把此数据包再次广播出去，且TTL-1，当TTL为1时，中继会结束消息广播。
当A设备发送组播地址时，即使中继设备C订阅了这个地址，只要TTL大于1，C也会将消息中继转发出去并TTL-1，因为地址为组播地址，订阅此地址的不只1个节点。
朋友节点和低功耗节点
低功耗：低功耗节点，该节点长时间处于睡眠状态，在指定时间唤醒，唤醒期间处理所有睡眠期间的消息，处理完消息后再次进入睡眠状态。
朋友节点，在LPN睡眠期间，替LPN缓存消息，当LPN唤醒时，将缓存的消息发送至LPN。
1个朋友节点可与多个低功耗节点建立friendship。当需要改低功耗设备参数时，从发送消息节点到友节点，参数存储在友节点，低功耗设备按指定时间唤醒，向友节点发起收集参数广播，友节点接收到后发送参数广播，低功耗设备得到参数并更改状态
关于低功耗设备与友设备建立friendship与交流的过程。此过程是在上层传输层实现的。Friend request、friend poll等命令，均属于上层传输层操作码类型。
代理节点，与不支持mesh协议栈的设备，节点T仅使用GATT bearer连接到Mesh网络，S必须将所有消息转发给T，并且转发T的所有消息。
注：工作中要明确每个蓝牙设备支持那种节点
* Network PDU format （网络层数据包格式）
其中需要解释的是：
IVI: IV index为4字节长度，对于mesh来说，每一包消息都带着完整的IV index太重了，没有那么多的可用长度留给IV index用，因此在network层的pdu上只包含了IV index的最低有效位，叫做IVI字段。
CTL：控制着消息的性质，有访问和控制两种性质。
TTL：为中继转发次数，转发一次TTL-1，等于1时不再转发
SRC：发射端地址
DST：目标地址（指某节点某元素的单播地址，或某组的组播地址或虚拟地址）
NetMIC：消息校验码
mesh中消息是通过SEQ进行标记的，序列号（SEQ）和IV索引 来防止重放攻击。
4. 网络层结构
5. 对比主流通讯方案
目前的物联网短距离无线通讯方案中最主流的就是WiFi、蓝牙、ZigBee三种通讯技术，每种方案又各有优缺点。
WiFi
优势：
WiFi方案的优势是技术成熟，数据传输速度快，易接入，WiFi单品可以通过路由器直接接入公网实现远程控制，不需要额外的网关，这在智能设备数量较少的情况下，可以满足大部分用户的需求，故在物联网初期使用WiFi通讯方式的智能设备发展较快。
缺点：
WiFi方案的缺点也很明显，
功耗较大，所以低功耗产品通常无法使用WiFi方案
接入数量有限，一个家庭路由器稳定接入的WiFi设备有限，通常十几个左右，所以无法实现大规模设备的接入控制。
ZigBee
优势：
ZigBee是工业物联网下的产物，比较适合大规模组网
节点功耗较低，适合低功耗传感设备。
缺点：
ZigBee通讯方式一般是使用主节点通过网关连接到外网，所以对ZigBee网关的依赖特别强，控制不够灵活。
灵活性不够，ZigBee通讯是基于路由路径的，当网络内节点过多或某个节点异常，需要重建路由时，耗时较长且对网络资源消耗较大，可能会短时间内失去响应。故ZigBee对节点的安装布控有较高要求，往往普通消费者没有能力自行搭建ZigBee系统。
SigMesh
优势：
蓝牙Mesh设备可以直连手机，通过智能手机进行本地控制而不必依赖于网关。我们要意识到这是一项很大的优势，目前IOT领域蓝牙的应用与智能手机的发展是相辅相成的，手机对蓝牙设备的支持会促进蓝牙设备的发展，而蓝牙智能设备的发展会促进手机变得更智能，加入更多对蓝牙的支持， 这将使蓝牙Mesh 技术与手机APP和云端配合能够做的更好, 更加人性化。
广播自组网： 蓝牙Mesh与ZigBee组网很重要的不同就是，蓝牙Mesh是基于广播泛洪的方式，不需要路由，所以网络内设备的增加和移除几乎不会对网络内其他节点造成影响。
低功耗：蓝牙Mesh的节点功耗可以做到很低，基本和ZigBee不相上下
成本低廉：SigMesh模组的价格很低，目前基本都在1美金左右，比ZigBee的价格要低很多
缺点：
单个数据包有效字节较少，不适合有大数据量传输的设备。
6. 蓝牙Mesh应用场景和前景
蓝牙Mesh的应用场景是非常广阔的，自2017年7月发布SigMesh标准以来，短短三年蓝牙Mesh设备出现爆发式的增长。根据 SIG 官方统计的数据，至2023年，智能家居蓝牙设备将以59%的年复合增长率增长，年出货量将接近9亿。蓝牙Mesh在智能家居，智能楼宇，商业照明方面有着天然的优势。蓝牙Mesh的优势使的其智能设备产品可以覆盖家用、商用方面的照明、电工、传感等多个领域。目前应用最为广泛，并且潜力最大的就是照明领域。
照明
照明是完美的实践场景 ，无论工厂、机场或购物中心，照明应用都无处不在，并且这些是由主电源供电的。由于这些原因，相信照明行业将成为在商业环境中测量和传输传感器数据的主要生态系统。 一旦建立起网络，可以从内部和外部两个方面为企业带来许多潜在的好处。对基础架构进行管理变得更加容易，而且，客户也可以从智能手机与mesh网络进行通信的功能中获益。 最明显的好处来自照明系统本身。通过使用连接到蓝牙mesh网络的传感器，客户可以对照明系统进行编程控制，若外部光线充足或没有人员时，可以把建筑物的特定区域的灯光调暗。为了防止在重要会议中间出现灯光关断的情况，蓝牙mesh网络可以监视房间中智能手机的移动和存在。
传感安防
当Mesh网络内照明等设备完善后，传感的需求自然会应运而生，门磁，温湿度，PIR等产品会自然的嵌入到蓝牙Mesh网络中，完善网络内的生态，并催生更多的设备之间的联动，使设备和场景更加智能化。
电工产品
蓝牙Mesh设备支持多个元素，这一特性本身就特别适合开关&插座类产品，所以可以使用蓝牙Mesh方案开发多路的开关、插座等设备。实现对产品的智能化控制。还可以使用蓝牙Mesh开发墙面贴开关，实现对已有的蓝牙Mesh照明或其他设备进行联动，实现更加多样化的智能控制。还可以使用蓝牙Mesh开发墙面贴开关，实现对已有的蓝牙Mesh照明或其他设备进行联动，实现更加多样化的智能控制。