На Хабре уже была статья с данным анонсом, но автор решил более подробно описать концепцию и архитектуру сети bluetooth-mesh.

Сначала было желание в одной статье описать и обзор и базовые составляющие сети и архитектуру, но написав обзор, автор понял, что читатель устанет. Поэтому будут еще 2 статьи: «Базовые понятия сети bluetooth-mesh» и «Архитектура сети bluetooth-mesh».

В мире технологий продолжается гонка за первое место в объединении всех окружающих нас вещей с помощью протоколов беспроводной связи, главной особенностью которых является низкое энергопотребление.

В то время, когда альянс Wi-Fi разрабатывает стандарт «802.11ah», а консорциум Telecom — стандарт 5G, в который будет включен протокол с низким энергопотреблением, Bluetooth SIG анонсировала сеть bluetooth mesh, использующая технологию BLE (Bluetooth Low Energy). Все мы знаем, что BLE как раз и является технологией с малым энергопотреблением и, учитывая её остальные возможности, Bluetooth SIG, в конечном итоге, предлагает решение промышленного уровня. Да, именно так: «Industrial-grade Solution».

Ключевыми составляющими данной сети, по заявлению Bluetooth SIG, являются:
— надежность;
— масштабируемость;
— безопасность.

В этой статье мы кратко рассмотрим указанные выше составляющие.

Ключевые составляющие

Надежность

Как известно, надежность сети оценивается в том числе и по ее способности доставлять сообщения от одного устройства к другому. Для обеспечения бесперебойной доставки сообщений, сеть используют 2 типа связи.

• Peer-to-Peer: одноранговая сеть, описанная в спецификации технологии и называемая «piconet», благодаря которой, все узлы сети могут соединяться друг с другом напрямую без дополнительных специальных узлов с функцией концентратора или маршрутизатора. Что, в свою очередь, избавляет сеть от точек отказа.
  
  
• Multipath (message relay): архитектура ретрансляции управляемого потока сообщений с использованием нескольких маршрутов. В связке с простотой развертывания и управления, является надежным способом доставки этих сообщений.

Масштабируемость

Bluetooth-mesh позволяет тысячам устройств взаимодействовать друг с другом при этом удовлетворяя коммерческие и промышленные требования к производительности. Какие же это требования?

• Большое количество узлов: в спецификации указана поддержка до 32000 узлов сети. В настоящее время уже развернуты сети, в которых содержится более 1000 узлов. Типичный пример такой сети — это среда, в которой используется большое количество осветительных приборов. В такой среде Bluetooth-mesh быстро масштабируется, так как она специально разработана для этих целей.
  
  
• Скорость: малый размер пакета bluetooth вместе c высокоскоростным радио-каналом обеспечивает очень быстрый обмен сообщениями. В случае с освещением предприятия это позволяет, например, одному выключателю одновременно управлять сотнями осветительных приборов.
  
  
• Многоадресная рассылка: архитектура ретрансляции управляемого потока сообщений в сочетании с возможностью подписки/предоставления группового обмена сообщениями делает сеть уникальной для обработки большого объема данных многоадресной передачи сообщений. Промышленное освещение — отличный пример сценария развертывания, в котором bluetooth-mesh является идеальным решением.

Безопасность

Bluetooth-mesh использует архитектуру безопасности, которая предназначена для решения проблем безопасности компаний, развертывающих широкомасштабные сети беспроводных устройств.

• Уровень управления: устройства, добавляемые в сеть, могут использовать алгоритмы 256-битной эллиптической криптографии с применением out-of-band проверки подлинности. Вся связь в сети защищена алгоритмом шифрования AES-CCM с 128-битными ключом. Таким образом гарантируется, что все сообщения в сети зашифрованы и прошли проверку подлинности.
  
  
• Многоуровневость: шифрование и проверка подлинности реализуются на двух уровнях: сетевом и прикладном. Все узлы в сети могут ретранслировать сообщения на сетевом уровне, не зная его содержимое. Для обеспечения полной безопасности при доставке сообщения от отправителя к получателю, содержимое сообщения дополнительно шифруется отдельным ключом приложения.
  
  
• Конфиденциальность: каждый пакет сети обрабатывается так, чтобы удалить любую идентифицирующую информацию. Это не позволяет другим отслеживать устройства сети, особенно когда эти устройства перемещаются в зоне действия других сетей.

В следующей статье мы рассмотрим базовые понятия сети.

Спасибо за внимание.