蓝牙Mesh模块是一种基于蓝牙低功耗(BLE)技术的无线通信模块，用于构建多对多的设备网络。这种模块支持自组织网络，允许多个设备之间进行点对点、点对多点或多对多的通信，从而实现大规模设备的互联互通。蓝牙Mesh网络通过广播和多跳通信技术，确保信息能够在设备之间可靠传输，即使某些设备超出直接通信范围或已关闭。
蓝牙Mesh模块的主要特点包括：
- 低功耗：适用于电池供电的设备，如智能家居、工业控制和物联网应用。
- 自组织网络：设备可以自动加入网络并与其他设备通信，无需中心网关。
- 多跳通信：通过中继节点扩展通信范围，提高网络覆盖能力。
- 灵活性和扩展性：支持多达32.767个设备连接，适用于智能家居、智能照明和工业自动化等场景。
- 安全性：采用多种安全措施，如身份验证和消息加密，防止第三方干扰和监控。
蓝牙Mesh模块广泛应用于智能家居、智能建筑、工业自动化、智能照明等领域，能够实现设备的集中控制和智能化管理。例如，在智能家居中，可以通过蓝牙Mesh模块控制灯光、空调、窗帘等设备;在工业自动化中，可以用于传感器数据采集和设备监控。
蓝牙Mesh模块是一种高效、稳定的无线通信解决方案，适用于需要大规模设备互联和低功耗通信的应用场景。
一、 蓝牙Mesh模块的技术进展
蓝牙Mesh模块的最新技术进展主要集中在以下几个方面：
蓝牙5.2和5.4版本的提升：
蓝牙5.2和5.4版本在数据传输速度、工作距离和加密广播数据等方面进行了显著提升。这些改进使得蓝牙Mesh网络能够支持更高速的数据传输和更远的通信距离，同时增强了数据的安全性。
多对多通信能力：
蓝牙Mesh技术的核心优势在于其多对多通信能力，允许设备之间进行高效的数据中继和路由。这种“多跳网络”或“网状网络”结构使得每个节点都能作为AP和路由器，即使某个节点故障，网络也能自动绕过并选择新路径，提高了网络的效率和可靠性。
低功耗和可扩展性：
蓝牙Mesh网络依赖于低功耗蓝牙技术，通过建立多对多拓扑，实现设备间的无线通信，跨越大物理区域，支持大量设备。每个节点都能发送、接收和转发消息，消息在Mesh网络中可被转发至更远距离，理论上每个网络可连接最多65536个节点。
智能家居和工业应用：
蓝牙Mesh技术在智能家居、智能建筑、商业照明和传感器网络等领域具有广泛的应用前景。例如，在智能照明领域，蓝牙Mesh模块可以实现LED灯具间的相互中继和路由，构建无通信死角的网络，突破了传统蓝牙的距离限制。
安全性增强：
蓝牙Mesh网络采用发布/订阅消息系统，每个数据包都经过加密和认证，采用序列号、不对称加密技术和垃圾桶攻击防护，确保了数据传输的安全性。
开发环境中的关键API调用：
开发者可以通过初始化、配置、服务管理、连接管理、数据传输、安全设置和异常处理等API调用，实现蓝牙Mesh网络的高效管理和控制。
实际应用案例：
蓝牙Mesh技术已经在多个实际应用中展现了其潜力和价值。例如，SKYLAB的蓝牙Mesh模块SKB369已成功应用于智能照明领域，展现了蓝牙Mesh技术在实际应用中的潜力和价值。
蓝牙Mesh模块的最新技术进展主要体现在传输速率、通信距离、多对多通信能力、低功耗、可扩展性和安全性等方面。
二、 蓝牙Mesh网络中的设备自动加入和通信?
蓝牙Mesh网络中的设备自动加入和通信可以通过以下步骤实现：
设备扫描与识别：
使用BluetoothAdapter的getDefaultAdapter()方法开始扫描蓝牙设备，通过设置扫描模式、报告延迟和硬件过滤器等参数，筛选出未配置的Mesh节点。
连接与配置：
在扫描到设备后，通过UUID中的型号ID或品牌-系列-模式来识别设备，然后根据设备信息进行连接和配置。
如果设备支持无密码入网，直接进行入网配置;如果不支持，需要选择入网方式，如静态入网、输出入网或输入入网。
选择模型和节点：
从设备的元素中选择模型和节点，设置已选节点和元素。
发送确认值：
设备端收到来自配置者的确认值后，应当发送设备端确认值。
配置者发送随机数：
配置者收到来自设备端的确认值后，应当发送配置者随机数(RandomProvisioner)。
生成ECDHSecret：
在步骤6或步骤7后，开始执行生成随机数(RandomDevice)并根据收到的来自设备端公钥生成ECDHSecret：ECDHSecret=P−256(privatekey,peerpublickey)ECDHSecret=P−256(privatekey,peerpublickey)
发送输入完成：
设备端应当根据配置者显示的Auth Value，生成确认值(Confirm)，并发送输入完成。
广播和发布/订阅机制：
设备可通过广播消息将信息传送到整个网络，或通过发布/订阅机制将消息发送到特定设备或设备组。
多跳传输：
数据可通过中间节点逐跳转发，覆盖更远距离。
网络安全：
支持数据加密和身份验证，确保网络的安全性和隐私性。
灵活性和可扩展性：
根据应用需求配置和扩展，支持数百甚至数千个设备同时工作。
通过以上步骤，蓝牙Mesh网络中的设备可以自动加入并实现通信。
三、 蓝牙Mesh模块在安全性方面具体措施?
蓝牙Mesh模块在安全性方面采用了多种具体措施，以确保网络的整体安全性和数据传输的可靠性。以下是蓝牙Mesh模块在安全性方面的主要措施：
多层安全性：
设备密钥（DevKey） ：用于节点的启动配置，确保新加入节点的安全性。
应用密钥（AppKey） ：保护特定应用层消息，防止未授权访问。
网络密钥（NetKey） ：用于解密和验证网络层数据，确保网络间通信的安全性。
加密与认证：
蓝牙Mesh网络中的所有消息都经过加密和认证，采用AES-CMAC和AES-CCM算法进行加密和认证，确保数据传输的安全性和完整性。
使用ECDH(椭圆曲线Diffie-Hellman)算法创建安全链路，特别是在公钥交换方面，防止中间人攻击。
黑名单机制：
通过黑名单机制，移除的节点无法发动攻击，增强了网络的安全性。
序列号和IV索引字段的冗余：
利用序列号和IV索引字段的冗余，防止中继攻击，确保消息的可靠性和安全性。
区域隔离：
通过子网划分实现区域隔离，每个子网有独立的密钥，确保节点间通信的安全性。
密钥刷新：
安全密钥可以在Mesh网络的生存期内通过密钥刷新过程更改，防止密钥被盗用。
消息模糊化：
消息模糊化技术使追踪网络内的消息变得困难，提供隐私机制，难以追踪节点。
防止重放攻击：
Mesh安全保护网络免受重放攻击，确保消息的唯一性和时效性。
严格的设备添加和移除过程：
添加设备到Mesh网络成为节点的过程本身是安全的，节点可以从网络中安全地移除，防止垃圾箱攻击。
配网协议的安全性：
新设备在加入蓝牙Mesh网络之前，必须经过配网阶段，采用特定的安全措施来防止中间人攻击，从而确保设备在配网过程中的安全性。
公钥和私钥的使用：
在蓝牙Mesh的启动配置中，ECDH算法被用于创建安全链路，确保公钥交换的安全性。
定期更新安全密钥：
网络管理员应采取额外措施，如定期审计网络设备和更新固件，以确保系统的整体安全性。
四、 蓝牙Mesh网络的多跳通信技术
蓝牙Mesh网络的多跳通信技术是一种允许多个设备通过蓝牙进行无线通信，并形成一个可扩展的网络的技术。这种技术通过设备间的相互协作，实现数据的传输和共享，从而扩展了蓝牙技术的应用场景，如智能照明系统、环境监测网络等。
在蓝牙Mesh网络中，实现多跳通信的关键技术和策略包括以下几个方面：
多跳转发机制：数据包可以通过多个中间节点传输，从而扩展网络容量和覆盖范围。这种方式允许每个设备作为节点，在网络中通过多跳方式与其他设备通信，有效地扩展网络范围，同时保持较低的功耗。
分层合作机制和逐跳HARQ技术：这些技术确保数据传输的有效性和可靠性。逐跳HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)技术用于恢复传输错误，而端到端的ARQ(Automatic Repeat Request)技术用于重传丢失的数据。
Mesh邻居发现和连接管理：通过被动或主动扫描获取邻居信息，建立有效连接，形成连贯的网络结构。这包括配置节点(Provisioner)、邻近友好节点(Friend)和一般节点(Node)，各类型节点协同工作，确保网络稳定通信。
优化能耗和效率的措施：例如，网络泛洪和设置TTL(Time-to-Live)字段限制消息中继跳数，减少不必要的数据传输。这些措施有助于减少功耗和提高网络效率。
发布和订阅模式：蓝牙Mesh采用基于发布和订阅的通信方式，确保不同类型的产品能共存于网络中，而不会受无关的消息干扰。
按需路由：在需要数据传输时，动态建立大数据链路的路由，数据传输完成后，自动释放路径，以便其他节点使用。这种方法可以提高数据传输的效率和可靠性。
五、 蓝牙Mesh模块在智能家居和工业自动化中的应用
蓝牙Mesh模块在智能家居和工业自动化中的应用案例非常丰富，具体如下：
1. 智能家居中的应用案例
智能室内灯控网络：
蓝牙Mesh技术通过智能室内灯控网络，实现了全屋智能灯控，具有节能、便利、舒适的特点，满足了智能家居对智能化的更高要求。
例如，用户可以通过智能手机APP控制家中的所有灯具，实现一键开关、调光等功能。
智能电源解决方案：
雷特与涂鸦合作研发的“涂鸦蓝牙电源”产品采用蓝牙Mesh自组网技术，具备强大的组网能力和稳定性，同时运用了T-PWM超深度数字调光技术，确保高速相机拍摄时无闪烁。
多功能智能家居系统：
蓝牙Mesh组网只需一台控制设备，就能同时、轻松、高效地控制智能家居系统内的所有功能，其强大的架构还可以进行扩展，满足更多的智能家居定制化需求。
例如，用户可以通过一个控制设备管理家中的灯具、门锁、传感器和温控设备等。
智能楼宇自动化：
蓝牙Mesh可以帮助实现大型建筑的自动化控制系统，包括空调系统、门禁控制、烟雾探测器等。
例如，通过蓝牙Mesh技术，可以实现对大型商业空间的智能照明和设备管理，提高能源利用效率和管理便捷性。
2. 工业自动化中的应用案例
传感器网络：
蓝牙Mesh适用于工业环境中的传感器网络，提供可靠的多节点通信，以监控和控制工业设备。
例如，中易腾达科技股份有限公司利用蓝牙Mesh技术构建大规模设备网络，涵盖智能照明、电器控制、智能家居和自动化灌溉系统。
工厂智能化控制和管理：
蓝牙Mesh网关连接传感器、控制器等设备，实现工厂智能化控制和管理，提高生产效率和实时系统监控。
例如，蓝牙Mesh技术可以实现在工厂车间内大规模部署传感器网络，进行实时系统监控和预测性维护。
工业控制：
蓝牙Mesh的强大架构还可以进行扩展，满足工厂、工业环境的需求，将数以百万计的节点连接起来，而不会产生故障。
例如，蓝牙Mesh技术在工业自动化中的应用可以实现对大量传感器和执行器的无缝连接，确保实时监控与控制，提升生产效率和智能化管理水平。
蓝牙Mesh模块在智能家居和工业自动化中的应用案例展示了其在多对多通信、卓越扩展性、自组网能力、低功耗运行和高可靠性方面的优势。这些应用不仅提高了系统的稳定性和协同工作能力，还为用户创造了更智能舒适的生活和工作环境。
