蓝牙mesh的网络拓扑

拓扑

拓扑是一种不考虑物体的大小、形状等物理属性，而仅仅使用点或者线描述多个物体实际位置与关系的抽象表示方法。拓扑不关心事物的细节，也不在乎相互的比例关系，而只是以图的形式表示一定范围内多个物体之间的相互关系。

网络拓扑

计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”（Network Topology）。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。设计一个网络的时候，应根据自己的实际情况选择正确的拓扑方式。–百度百科

通俗地说，“拓扑结构”就是指这些计算机与通讯设备是如何连接在一起的。

因此，蓝牙mesh的网络拓扑指的就是蓝牙mesh设备的位置分布以及他们之间是如何连接在一起的。

在了解蓝牙mesh网络拓扑之前

首先我们应该先知道在蓝牙mesh网络中存在什么角色？

节点和设备

未配网设备：还没加入蓝牙mesh网络的设备（Unprovisioned Device）
节点：加入到一个蓝牙mesh网络的设备

配网器和配网过程

配网过程一般由产品制造商提供的应用程序完成
运行这个应用程序的设备被称为配网器

节点与节点之间传递信息的方式

广播和洪泛

广播报文实现信息传播，洪泛是信息传递机制

洪泛的优化机制

消息缓存队列和消息寿命

消息缓存队列和TTL是如何解决问题？在节点收到后，会在消息缓存队列中查找是否存在这个消息，如果存在，则直接过滤掉这条消息，什么都不做。如果不存在，则判断TTL的值是否需要处理。如果消息缓存队列和TTL的值都通过了，则进入真正的处理流程，然后再判断是否需要转发。如果一个消息处理后，就会把处理的消息放到消息缓存队列，以便下次收到消息的时候做比对，消息缓存队列也不是无限大，是一个环形队列，如果超过我们设置的大小，则会把最久的那边消息覆盖。TTL是一个0~127的整数，这个值代表这一个消息能转发的次数，如果一个消息处理后，在转发的时候，TTL的值会减一，减小到0后，这个消息就不会被节点处理。

蓝牙mesh网络拓扑

网络拓扑示意图

这张图说明了很多东西

mesh网络拓扑中目前的4大角色（未来还会增添）

转发节点（Relay Node)

转发节点具备转发功能：收到一条消息后将其转发出去，这样可以扩大mesh网络的覆盖范围。

代理节点（Proxy Node)

代理节点具备代理功能：可以兼容不支持蓝牙mesh广播包传播的设备，代理节点与这类设备建立GATT连接，自身在mesh广播数据与GATT传输数据之间切换，使得所有设备之间都能mesh通信。

低功耗节点（Low Power Node）和朋友节点（Friend Node）

低功耗功能：能够有效降低设备工作时间占空比,需要与朋友功能配合使用。
朋友功能：帮助其他支持低功耗功能的节点缓存信息，让支持低功耗功能的节点能在低功耗状态下工作。

有了这些基本概念，再看那张图，图中中继节点有Q、R、S，低功耗节点有I、J、K、L、M和朋友节点N、O、P。N节点没有连接低功耗节点，S节点通过GATT连接了T节点。S节点必须将蓝牙mesh网络中收到的所有广播包转换成GATT数据包转发给T节点，所以S节点也是代理节点。有箭头代表节点之间的信息可达。这里要说明一下，配网器也是一个节点。

当节点A想要发数据给节点T的时候，数据流是这样的：A广播一条消息a出来，目标地址是T的地址，节点B、P、Q收到了消息a，检查发现目标地址是T，则B、P节点丢弃了这条消息（因为不具备转发功能），而节点Q转发了这条消息a，转发的消息a被节点A、B、C、D、E、R、P收到后，除了R之外其他节点都丢弃了消息a，节点R转发了消息a，节点E、N、S、H收到消息a后，E、N、H节点都丢弃了消息a，S节点消息将消息a发给T节点。

这个图说它是经典，作为教学把蓝牙mesh的优势和处理逻辑讲的淋漓尽致，但是如果要是这样去布置mesh网络，那就存在风险了，如果图中R节点设备没电停机了，那整个网络裂开成两个网络了。