Mendesain dengan Bluetooth Mesh:Node dan tipe fitur
Tanpa perselisihan, Bluetooth Low Energy (BLE) telah mendominasi ruang IoT. Aplikasi seperti rumah pintar, perawatan kesehatan di rumah, dan pelacakan aset sangat diuntungkan dari kemampuan daya rendah BLE. Namun, komunikasi BLE antar perangkat terbatas pada satu-ke-satu atau satu-ke-banyak. Selain itu, penyebaran BLE menantang karena jangkauan yang terbatas, terutama di lingkungan seperti rumah di mana beberapa perangkat mungkin tersembunyi di balik beberapa dinding relatif terhadap perangkat lain. Faktor-faktor ini membuat sulit untuk mengontrol seluruh rumah dari satu lokasi.
Komunikasi banyak-ke-banyak diperlukan sehingga setiap node dapat menerima pesan dari beberapa perangkat dan mengirim pesan ke beberapa perangkat. Misalnya, pertimbangkan sekelompok empat bola lampu yang perlu dikontrol menggunakan beberapa ponsel. Mereka juga harus dapat menerima pesan Set dari peredup dan/atau sensor hunian. Ini membutuhkan komunikasi banyak-ke-banyak.
Agar BLE menjadi yang paling berguna dalam aplikasi seperti rumah pintar, bangunan pintar, dan kota pintar, pengembang memerlukan komunikasi banyak-ke-banyak dan mekanisme untuk memperluas jangkauan sambil mengizinkan beberapa perangkat beroperasi menggunakan baterai kecil. Bluetooth Mesh mengatasi masalah ini.
Bluetooth Mesh muncul sebagai teknologi otomatisasi rumah yang disukai karena node dalam jaringan Bluetooth Mesh dapat diakses langsung dari ponsel atau tablet tanpa memerlukan gateway. Interoperabilitas adalah kunci sukses untuk setiap penyebaran rumah pintar karena setiap rumah pintar dapat menggunakan produk dari berbagai vendor. Format pesan standar untuk kasus penggunaan yang ditentukan (Model) memungkinkan penerapan cepat dan jaminan interoperabilitas dengan produk BLE Mesh lainnya.
Seri lima artikel ini membahas konsep kunci yang diperlukan untuk memahami Bluetooth Mesh. Ini akan fokus pada kemampuan daya rendah Bluetooth Mesh, fitur privasi dan keamanan, dan cara memilih perangkat untuk aplikasi rumah pintar Anda. Artikel pertama dalam seri ini membahas elemen kunci dari jaringan mesh Bluetooth.
Jaringan Bluetooth Mesh
Jaringan mesh Bluetooth terdiri dari node dengan beberapa tipe fitur. Gambar 1 memberikan representasi tingkat tinggi dari jaringan mesh Bluetooth. Seperti dapat dilihat dari gambar, ia memiliki node dengan tipe fitur berikut:
Simpul/Fitur Relai
Simpul Daya Rendah (LPN)/Fitur
Simpul/Fitur Teman
Simpul/Fitur Proksi
Penyedia
klik untuk gambar lebih besar Gambar 1:Jaringan Bluetooth Mesh (Sumber:Cypress)
Setiap node dapat mendukung satu atau lebih tipe fitur. Misalnya, node R+F di jaringan ini mendukung fitur Relay dan Teman. Demikian pula, node R+P mendukung fitur Relay dan Proxy.
Fitur relai memungkinkan sebuah node untuk menyampaikan pesan melalui pembawa iklan. Biasanya, setiap node bertenaga dinding cenderung menyertakan fitur Relay karena mereka memiliki kekuatan yang dibutuhkan untuk mendengarkan terus menerus paket iklan dan menyampaikannya ke node lain. Contoh fitur Relay yang digunakan adalah smart light bulb atau saklar lampu dinding pada aplikasi home automation. Di sisi lain, node yang beroperasi dengan baterai kecil tidak mungkin memiliki fitur Relay karena memerlukan Rx untuk terus menyala dan agar perangkat mendengarkan paket yang diiklankan. Melakukannya akan menghabiskan baterai dengan cepat.
Fitur Node Daya Rendah adalah salah satu fitur terpenting dari Bluetooth Mesh. Tidak seperti node dengan fitur Relay, node dengan fitur Low-Power Node tidak perlu mendengarkan paket yang diiklankan secara terus menerus. Node dengan fitur Low-Power Node menghabiskan sebagian besar waktunya dalam mode daya rendah perangkat sementara node Temannya mengumpulkan pesan atas namanya. Low-Power Node bangun pada interval yang ditentukan dan melakukan ping ke Friend node untuk memeriksa pesan yang tertunda. Setelah berkomunikasi dengan Friend Node, Low-Power Node kembali ke kondisi tidur berdaya rendah. Ini adalah fitur yang berguna untuk aplikasi yang beroperasi dengan baterai. Aplikasi seperti node sensor di otomatisasi rumah, label harga di outlet ritel, dll., dapat memanfaatkan fitur Low-Power Node.
Node dengan fitur Teman akan mendengarkan pesan apa pun yang direlai dalam jaringan dan ditujukan untuk Node Daya Rendah terkait. Node Teman akan menyimpan pesan-pesan ini dan mengirimkannya ke Low-Power Node yang terkait saat Low-Power Node bangun dan menanyakan node Friend. Karena Friend Node perlu menyimpan pesan untuk satu atau lebih Low-Power Node, Friend Node mungkin memerlukan lebih banyak memori daripada jenis node lainnya. Jumlah memori yang diperlukan tergantung pada jumlah data/perintah yang diperlukan untuk disimpan di node Teman yang akan dikomunikasikan ke Low-Power Node selama operasi polling.
Fitur proxy memungkinkan perangkat, seperti smartphone atau gateway Wi-Fi-Bluetooth Mesh, untuk berkomunikasi dengan jaringan Mesh. Node dengan fitur Proxy adalah titik masuk ke jaringan Mesh untuk perangkat yang tidak secara langsung mendukung Bluetooth Mesh. Di jaringan Bluetooth Mesh, pesan diteruskan melalui pembawa iklan. Fitur Proxy memungkinkan sebuah node untuk menyampaikan pesan antara GATT (General ATTribute) dan pembawa iklan. Dalam jaringan Bluetooth Mesh, beberapa node dapat mendukung fitur Proxy. Setiap node yang mendukung fitur Proxy dapat bertindak sebagai antarmuka untuk smartphone/PC melalui koneksi GATT. Memiliki beberapa node Proxy adalah ide yang baik sehingga jika satu node Proxy turun, ini tidak mengisolasi seluruh jaringan dari perangkat Proxy. Fitur ini membuat Bluetooth Mesh lebih kuat dibandingkan dengan teknologi Mesh lainnya seperti ZigBee.
Dalam jaringan Bluetooth Mesh, Penyediaan adalah proses menambahkan node baru ke jaringan. Penyediaan memerlukan beberapa langkah untuk memastikan bahwa perangkat yang tidak diinginkan tidak disediakan ke jaringan. Perangkat yang tidak disediakan akan mengirim beacon pada interval yang telah ditentukan. Perangkat Penyedia akan memulai proses penyediaan setelah perangkat yang tidak disediakan ditemukan dan dipilih. Dalam contoh yang ditunjukkan pada Gambar 1, Smartphone dan Tablet bertindak sebagai perangkat penyedia dalam jaringan.
Sesuai spesifikasi Bluetooth, tidak semua node bersifat wajib. Dengan kata lain, perangkat dapat memenuhi syarat Bluetooth Mesh tanpa mendukung semua jenis node/fitur. Paling umum, vendor silikon tidak mendukung fitur Friend dan Low Power Node yang memenuhi syarat Bluetooth SIG. Itu menyulitkan untuk mendukung aplikasi Bluetooth Mesh bertenaga baterai.
Untuk menemukan jenis Node/Fitur Bluetooth Mesh yang didukung oleh perangkat Bluetooth Mesh, kunjungi situs web Bluetooth SIG dan klik 'Temukan Produk'. Kemudian masukkan produk yang ingin Anda ketahui jenis node/fitur yang didukung.
Misalnya, jika Anda ingin mencari jenis node/fitur yang didukung pada Modul Mesh Bluetooth Cypress CYBT-413034-02, masukkan itu dalam pencarian produk dan itu akan menunjukkan ID Deklarasi, QDID, Perusahaan, Produk, Nama Spesifikasi dan Daftar Tanggal untuk produk. Klik pada ID Deklarasi yaitu D040142 dalam kasus ini. Halaman ini menyediakan daftar Layer yang didukung oleh perangkat. Di sana, klik 'Lihat Detail ICS'. Ini akan menampilkan daftar lapisan protokol inti, dan Profil dan Layanan. Anda dapat mengklik masing-masing untuk mempelajari fitur mana yang didukung. Jika profil Mesh didukung, itu akan terdaftar di bawah Profil Tradisional.
Sekarang, klik MESH (Profil Mesh). Ini memberikan daftar Peran dan Versi dan, Persyaratan Peran Node dan jika fitur tersebut didukung. Saat kami mencari detail tentang CYBT-413043-02, tangkapan layar berikut dari situs web Bluetooth SIG menunjukkan modul ini mendukung peran Node dan Penyedia seperti yang tercantum di bawah Peran (lihat Gambar 2). Ini juga mendukung fitur Relay seperti yang ditunjukkan di bawah kemampuan Network Layer (lihat Gambar 3). Fitur Friend dan Low-Power Node didukung seperti yang ditunjukkan di bawah kemampuan Upper Transport Layer (lihat Gambar 4). Fitur proxy didukung seperti yang ditunjukkan di bawah kemampuan Proxy (lihat Gambar 5).
Meskipun perangkat ini mendukung semua jenis fitur simpul ini, perlu dicatat bahwa menurut komentar, sebagian besar jenis simpul ini bersifat opsional. Misalnya, fitur Relay, Friend dan Low Power Node adalah opsional jika Advertising Bearer didukung. Namun, untuk jaringan Bluetooth Mesh yang efisien, semua jenis fitur ini diperlukan.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 2:Peran dan versi untuk produk tertentu ditampilkan di situs web Bluetooth SIG. Dalam hal ini, produk mendukung peran Node dan Penyedia. (Sumber:Cypress)
klik untuk gambar lebih besar Gambar 3:Situs web Bluetooth SIG juga menunjukkan kemampuan peran simpul untuk produk tertentu. Dalam hal ini, produk mendukung fitur Relai. (Sumber:Cypress)
klik untuk gambar lebih besar Gambar 4:Fitur Friend dan Low-Power Node didukung oleh produk ini seperti yang ditunjukkan di bawah kemampuan Upper Transport Layer. (Sumber:Cypress)
klik untuk gambar lebih besar Gambar 5:Fitur proxy didukung seperti yang ditunjukkan di bawah kemampuan Proxy. (Sumber:Cypress)
Anda juga dapat menonton video Learning More about Bluetooth Mesh untuk informasi selengkapnya tentang node Bluetooth Mesh dan jenis fitur serta cara memulai desain Bluetooth Mesh.
Pada artikel berikutnya dalam seri ini, kita akan berbicara tentang bagaimana komunikasi terjadi di jaringan Bluetooth Mesh dan berbagai konsep seperti model Mesh yang membuat produk dapat dioperasikan di setiap segmen aplikasi.
