作者：安森美半導體物聯網營銷和戰(zhàn)略總監(jiān)Pavan Mulabagal

物聯網的快速擴展催生了對網狀網絡拓撲結構的需求，其中數十臺甚至數百臺設備都可以成為同一個本地網絡的一部分，從而可以安全快速地共享可操作數據。智能設備中常用的許多本地和個人局域網絡協議都支持網狀拓撲結構。

網狀網絡描述了集群中設備之間的連接方式，以創(chuàng)建能夠到達網絡上每個設備的路徑。在某些協議中，調試期間并未設置預定義的路由路徑，而是每個設備發(fā)送其狀態(tài)信息，然后由協議決定恰當的數據路由方式。

至關重要的是，這意味著兩個設備之間的連接不是固定的；它們可能會根據網絡狀態(tài)發(fā)生變化。因此添加或刪除設備不會導致網絡故障；剩余節(jié)點仍可以形成另一條路徑。網狀網絡協議的一個關鍵特性是能夠識別新節(jié)點。

由于網狀網絡中形成的連接可隨時創(chuàng)建和移除，所以這種拓撲結構也稱為自組網。其中的每個節(jié)點都可作為路徑點和端點；可傳播網絡流量，接收正在共享的信息，并針對該信息采取行動。因此，網絡通常由最終用戶就地創(chuàng)建，只需將設備引入無線區(qū)域即可。

這給開發(fā)人員帶來了挑戰(zhàn)，他們必須在不清楚設備在網絡中如何運行的情況下設計設備，比如與該設備一起運行的其他設備的數量，或該設備在網絡中的定位方式。幸運的是，支持網狀網絡的無線協議了解這些挑戰(zhàn)并且能夠提供支持。最近，支持網狀網絡的無線協議清單中又增加了一項藍牙低功耗技術。

面向藍牙網狀網絡的開發(fā)套件

是否采用網狀網絡取決于網絡中包含的設備類型、網絡大小和所需的彈性。根據實際用例和目標垂直細分市場（工業(yè)、醫(yī)療、建筑等），物聯網中將會使用各種傳感器和驅動器。所以，在選擇網狀網絡開發(fā)和評估環(huán)境時，應該選擇一個擁有豐富多樣的傳感器類型的環(huán)境。

雖然底層協議為網狀網絡提供了框架，但開發(fā)人員需要添加應用程序。為此，必須確保開發(fā)環(huán)境的硬件能夠與簡單易用且全面的軟件開發(fā)套件或SDK緊密集成。這樣開發(fā)環(huán)境就不會成為另一個需要克服的設計障礙，而是成為整個流程的一部分，并縮短設計周期。

開發(fā)網狀網絡解決方案時，如果能夠根據需要盡可能包含更多的節(jié)點將會有所幫助，這樣就可以確保實現正確操作，并測試各種功能（包括轉發(fā)消息）以及模擬網絡的穩(wěn)健性。在評估潛在開發(fā)套件時，工程師應評估套件擴展環(huán)境的能力以及附加的測試節(jié)點。這樣設計團隊不僅可以模擬大型網絡，還能夠測試底層技術處理大型網絡拓撲結構的能力。

另一個需要考慮的重要方面就是網絡部署后的實際配置。選擇藍牙技術作為網狀網絡協議的一個主要優(yōu)勢就是它幾乎是一種通用技術。如今，幾乎所有的智能手機和平板電腦都支持藍牙低功耗連接。支持藍牙技術的設備能夠運行第三方應用程序，因此配置網狀網絡變得更加簡單。

網狀網絡開發(fā)的綜合方法

安森美半導體的RSL10 Mesh平臺就是一個能夠提供所有這些功能的開發(fā)環(huán)境。它采用RSL10系統(tǒng)級封裝 (RSL10 SIP) ，這是業(yè)界功耗較低的藍牙技術解決方案，集成了無線電SoC、天線和實現藍牙 5認證無線電所需的所有無源組件。

這個功能強大但體積小巧的低功耗設備構成了RSL10 Mesh平臺的基礎（圖1）。利用隨附的認證網棧，開發(fā)人員就可以使用藍牙低功耗技術網絡規(guī)范中定義的各種強制功能和可選功能。

圖1：安森美半導體的RSL10 Mesh平臺

如圖1所示，開發(fā)套件將RSL10 SIP與物聯網應用中一些常見類型的傳感器和驅動器相集成。主板與Strata Developer Studio?平臺兼容，這對于實現完整方案至關重要。圖 2為RSL10 Mesh平臺的節(jié)點框圖。

圖2：RSL10 Mesh平臺藍牙網狀節(jié)點框圖

Strata Developer Studio是安森美半導體基于云的開發(fā)平臺。通過該平臺可即時輕松訪問開發(fā)套件的所有相關設計資料，從而為項目的評估和開發(fā)階段提供支持。只需將支持的電路板插入運行該軟件的電腦中，Strata Developer Studio就能立即識別該電路板，然后通過訪問安森美半導體云資源獲取所有設計支持。這樣，工程師就可以隨時獲取所有最新設計數據（圖 3）。

圖3：通過Strata Developer Studio可即時獲取最新的設計資料

利用Strata Developer Studio，還有一些其他功能也讓工程師受益，例如：其他開發(fā)套件無法提供的交互式模擬環(huán)境。通過藍牙低功耗連接至Strata Gateway的所有RSL10 Mesh節(jié)點都將實時顯示在屏幕上。因此，工程師可以像在已部署的應用程序中那樣與這些節(jié)點進行交互。這個“開箱即用”的功能可加快評估和開發(fā)流程。圖4顯示了通過Strata Developer Studio設計的模擬網狀網絡，可提高設計效率。

圖4：通過Strata設計模擬網狀網絡

此外，面向智能移動設備的RSL10 Mesh應用程序也可用于Android?和iOS®。這樣就可以基于RSL10 SIP輕松發(fā)現和配置藍牙網狀節(jié)點。利用應用程序，可使用開、關等命令控制節(jié)點，也可以設置LED節(jié)點的色調、飽和度和亮度。

總 結

盡管現代無線協議（如藍牙）具有網狀網絡功能，但開發(fā)作為網狀網絡節(jié)點運行的設備時仍存在其特有的挑戰(zhàn)。網狀網絡支持一種形成和移除連接的特殊方法，這與其他形式的點對點網絡模型不同。藍牙技術的獨特之處在于它支持網狀網絡，同時還保留其傳統(tǒng)的點對點連接功能，這也是藍牙優(yōu)于其他技術的原因所在。因此，藍牙在物聯網的所有領域都越來越受歡迎。

現代開發(fā)工具可顯著降低基于藍牙低功耗技術的網狀網絡的開發(fā)難度。RSL10 Mesh平臺就是一個范例，說明如何將所有元素集成到一個環(huán)境中可以提高工程團隊的生產力，并縮短制造商的上市時間。