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乐鑫科技打造蓝牙 Mesh 协议栈,释放 IoT 无限潜能

中国,上海
2021年9月3日

最近,蓝牙技术联盟采访了乐鑫科技创始 CEO 张瑞安先生,就乐鑫开源蓝牙 mesh 协议栈 ESP-BLE-MESH 的使用场景,以及未来的发展方向进行了交谈。

转载来源:蓝牙技术联盟

蓝牙作为物联网领域的首选技术,孕育了智能家居、智能照明、智慧城市等诸多创新应用场景。根据《2021 蓝牙市场最新资讯》显示,2021 年蓝牙智能家居自动化设备出货量将达到 2.22 亿,蓝牙住宅智能照明年出货量将达到 3,900 万。而且,预计至 2025 年,蓝牙智能家居自动化设备的年出货量将增加 3 倍,在短短 5 年内就将增加到 6.7 亿。推动这一增长的主要设备包括智能家居自动化控制器、智能照明和智能家电等。

作为唯一可以提供无单点故障、完全去中心化架构的无线标准,蓝牙 mesh 网络非常适用于创建控制、监测及自动化系统,让成百上千台设备能够可靠安全地通信。如今,基于蓝牙 mesh 技术的智能家居、照明控制系统已得到众多领军企业的大力支持。乐鑫信息科技多年来深耕 AIoT 领域软硬件产品的研发与设计,其开发的蓝牙 mesh 协议栈 ESP-BLE-MESH 主要应用于智能家居,智能照明,以及智能工业等细分市场。

最近,我与乐鑫科技创始 CEO 张瑞安进行了交谈,对于乐鑫的开源蓝牙 mesh 协议栈的使用场景,以及未来的发展方向有了更全面的了解。

对话乐鑫科技创始CEO张瑞安

1. 乐鑫的蓝牙 mesh 解决方案主要应用在哪些领域?

乐鑫基于 Zephyr Bluetooth® mesh 开发了开源的蓝牙 mesh 协议栈 ESP-BLE-MESH,全面支持蓝牙技术联盟 (Bluetooth SIG) 蓝牙 mesh 协议规定的几乎所有 core features,client models 和 server models,是当前开源协议栈中功能最齐全的蓝牙 mesh 协议栈之一。通过该协议栈,用户可以和全球不同厂商、不同类型的标准蓝牙 mesh 设备互相通信,协同工作。乐鑫的工程师基于用户实际使用场景,对蓝牙 mesh 做了很多技术创新。例如,2019 年,乐鑫推出了蓝牙 mesh 快速配网技术 (Fast Provisioning Model) ,能够支持 100 个节点在 50s 内完成全部配网工作。

乐鑫的蓝牙 mesh 协议栈主要应用于智能家居,智能照明,以及智能工业等细分市场。用户可以基于它构建安全稳定的通信网络,实现设备组网互联、自动化控制、远程监测等功能。此外,乐鑫还提供集成蓝牙和 Wi-Fi 或 IEEE 802.15.4 的 SoC(如 ESP32 系列、ESP32-S 系列、ESP32-C 系列和 ESP32-H 系列),因此用户也能够基于乐鑫蓝牙 mesh 协议栈实现蓝牙 mesh 和 Wi-Fi 或 IEEE 802.15.4 相互转换的网关。

2. 乐鑫为什么选择蓝牙 mesh 网络?主要看重哪些优势?

低功耗蓝牙是当前市场上的主流无线通信协议之一,广泛应用于智能手机、网关和终端设备。它能够通过自适应跳频技术在拥挤的 2.4 GHz 频段中稳定工作。低功耗蓝牙具有高安全性和全球标准蓝牙设备互联互通等特点。如果硬件资源允许,市场上现有的低功耗蓝牙设备可以通过 OTA (Over-the-Air) 升级支持蓝牙 mesh 协议,这是乐鑫蓝牙 mesh 协议栈发展的优势,也是蓝牙 mesh 得以推广和普及的关键。

蓝牙技术联盟为蓝牙 mesh 制定了详细的协议规范、应用模型和测试规范,涵盖了常见的应用场景和设备类型。同时,协议的可扩展性也确保蓝牙 mesh 未来可以满足更多的使用场景。

此外,由于蓝牙 mesh 是基于低功耗蓝牙定义的上层协议,从芯片研发的角度来看,支持蓝牙 mesh 功能并不需要修改芯片内部电路设计。蓝牙 mesh 协议拓扑结构也相对简单,软件实现蓝牙 mesh 无需占用设备较大内存,有效降低了客户使用 mesh 网络所需要的成本。

3. 请说明贵公司蓝牙 mesh 解决方案的落地使用场景?其分别帮助客户公司解决了哪些问题?

智能照明领域,乐鑫蓝牙 mesh 协议栈可用于家庭、企业、工业和公共设施等领域智能灯的连接与控制。由于照明设备普遍安装在墙上并由墙壁接线供电,使用乐鑫蓝牙 mesh 协议栈可以降低网络部署和管理难度,是此类场景的理想解决方案。此外,蓝牙 mesh 协议自组网、网络自愈和容错机制等特性,也充分适用于在家庭中部署智能设备。例如,在 Wi-Fi 网络的盲区,可以通过蓝牙 mesh 使设备得到有效连接。

在部署蓝牙 mesh 网络的过程中,可以通过网关联网,进而实现远程控制设备。乐鑫 SoC 集成了蓝牙(经典蓝牙 + 低功耗蓝牙)和 Wi-Fi 或 IEEE 802.15.4,并支持多种协议共存。客户可以基于乐鑫蓝牙 mesh 协议栈实现这样的网关设备。例如,我们已帮助客户将乐鑫蓝牙 mesh 协议栈集成到智能音箱中,使其充当网关。基于蓝牙和 Wi-Fi 共存机制,客户仅用一颗乐鑫高度集成的芯片,就能够控制附近的其他蓝牙 mesh 设备。与此同时,设备还能使用经典蓝牙播放音乐,并保持稳定的 Wi-Fi 连接。

4. 蓝牙 mesh 在未来的智能照明中扮演怎么样的角色?

基于目前的市场数据,我们很有信心,未来蓝牙 mesh 在智能照明领域的应用场景将会愈加广阔。例如,将 Bluetooth 5.1 的 AoA/AoD 技术和蓝牙 mesh 结合,即可通过照明网络实现室内定位功能。这也为消费者和企业带来更广阔的应用思路,如室内定位、资产追踪和个性化应用场景等。同样,基于蓝牙 mesh 具有的设备互联,以及通过网关联网的功能,未来还会不断涌现更多智能照明应用。

5. 您看好蓝牙 mesh 应用的哪些发展方向?

除了室内定位,蓝牙 mesh 在 AIoT 领域的应用也将增加。将蓝牙 mesh、语音和图像识别、智能家居传感器与机器学习相结合,将会使设备自主学习并理解人们的生活习惯,为人们带来更智能化的体验,进一步提高生活品质。

随着越来越多智能手机对蓝牙 mesh 提供全面支持,未来手机和蓝牙 mesh 将会实现更多交互。乐鑫也看好蓝牙 mesh 未来可能支持 IP 协议的潜力。基于其可连接 IP 协议的功能,用户将不仅能通过手机就近控制蓝牙 mesh 设备,也能无需网关就实现设备的远程控制。

将 Bluetooth 5.2 的 LE Audio 与蓝牙 mesh 结合,也可能实现很多创新应用,例如在蓝牙 mesh 网络实现对语音和音频应用的支持。当然,要实现这些还需要蓝牙 mesh 进一步扩展协议内容,例如支持 LE Audio。

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