藍(lán)牙Mesh模塊多跳大數(shù)據(jù)量高帶寬傳輸數(shù)據(jù)方法

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)作為一種低功耗、高覆蓋、易于部署的無線通信技術(shù)，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一。在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間可以通過多個(gè)跳數(shù)進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)大范圍的覆蓋。然而，隨著數(shù)據(jù)量的增加和帶寬需求的提高，如何在藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的多跳大數(shù)據(jù)量高帶寬傳輸數(shù)據(jù)成為了一個(gè)亟待解決的問題。本文將介紹一種基于藍(lán)牙Mesh模塊的多跳大數(shù)據(jù)量高帶寬傳輸數(shù)據(jù)方法，以滿足這一需求。
1、目前低功耗藍(lán)牙Mesh模塊的數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)狀
藍(lán)牙Mesh模塊技術(shù)是低功耗藍(lán)牙的進(jìn)階版，它擴(kuò)大了藍(lán)牙在應(yīng)用中的規(guī)模和范圍。因?yàn)樗梢灾С殖^三萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可以跨越大型建筑物，不僅能使醫(yī)療健康應(yīng)用更加方便快捷，還能監(jiān)測(cè)像學(xué)校這類大型公共場(chǎng)所人員的安全動(dòng)態(tài)。
藍(lán)牙Mesh模塊覆蓋范圍通過mesh網(wǎng)絡(luò)中的relay(中繼)功能來實(shí)現(xiàn)的，即在mesh網(wǎng)絡(luò)中，消息可以被臨近的節(jié)點(diǎn)relay出去，這樣經(jīng)過多跳之后，消息再到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。因此傳輸覆蓋能力，指的是在mesh網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)，通過其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)的relay去實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以解決點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的BLE通信時(shí)遇到障礙物會(huì)通信不暢的問題。同時(shí)relay也引出了mesh網(wǎng)絡(luò)的“Managed Flooding”，就是消息會(huì)以泛洪方式傳播，只要relay節(jié)點(diǎn)收到消息，那么它就會(huì)將消息廣播給其他周圍的節(jié)點(diǎn)。Flooding的方式是不需要有中心節(jié)點(diǎn)去協(xié)調(diào)的(如Zigbee就有router和coordinator),因此并不會(huì)去選擇最優(yōu)路徑去傳播，而是消息可能通過許多條路徑先后到達(dá)......于是，這同時(shí)也為Flooding的網(wǎng)絡(luò)帶來了問題，消息其實(shí)傳輸一次并成功即可，這種方式會(huì)有太多的冗余的傳輸，造成能量的消耗和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的阻塞。
因此，藍(lán)牙Mesh模塊通常數(shù)據(jù)包較短，最長(zhǎng)也就幾十個(gè)字節(jié)。發(fā)包頻率不易過快，容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸性能降低。
2、大數(shù)據(jù)高吞吐需求
很多場(chǎng)景下，我們不僅需要覆蓋范圍要廣，而且需要大數(shù)據(jù)量的傳輸。比方說傳輸文件或者圖片等。傳統(tǒng)的藍(lán)牙Mesh模塊就不適合了。此時(shí)數(shù)據(jù)將大量的被轉(zhuǎn)發(fā)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)近乎無法傳輸圖片或者文件。
但是，我們知道在BLE點(diǎn)到點(diǎn)使用GATT方式傳輸方式。傳輸文件圖片的話，就會(huì)大大減少傳輸時(shí)間。甚至可以達(dá)到2Mbps。另外，很多藍(lán)牙BLE的芯片是支持GATT Server和GATT Client共存的。
那么，我們就可以實(shí)現(xiàn)“手握手”多跳的方式進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的傳輸。Source節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建GATT Client,中間節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建GattServer和GattClient,目的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建GATT Server。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的多跳數(shù)據(jù)傳輸。
3、大數(shù)據(jù)鏈路的路由
根據(jù)大數(shù)據(jù)的傳輸需求，我們需要查找到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑。我們采用按需路由的方式，建立動(dòng)態(tài)路由。在需要數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，動(dòng)態(tài)建立大數(shù)據(jù)鏈路的路由。數(shù)據(jù)傳輸完成后，自動(dòng)釋放路徑。是否中間大數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，以便其它節(jié)點(diǎn)使用。

4、大數(shù)據(jù)鏈路傳輸
大數(shù)據(jù)鏈路建立成功后，進(jìn)入大數(shù)據(jù)傳輸階段。大數(shù)據(jù)傳輸階段的鏈路數(shù)據(jù)包格式如下：

在文件傳輸過程中。我們采用的數(shù)據(jù)包的具體數(shù)據(jù)格式。

MesoonRF美迅物聯(lián)網(wǎng)-工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)無線通信模塊廠家，提供WiFi模塊,藍(lán)牙串口模塊,藍(lán)牙Mesh模塊,雙模藍(lán)牙模塊,UWB模塊,NFC模塊等產(chǎn)品,并通過了BQB,FCC,CE,KC,MIC等認(rèn)證。產(chǎn)品包括藍(lán)牙串口透?jìng)髂K,藍(lán)牙雙模,低功耗藍(lán)牙4.2/5.0/5.1/5.2/5.3,5.4,hc05/06,BM77/78等工業(yè)級(jí)、車規(guī)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)方案。

審核編輯 黃宇