蓝牙Sig Mesh 概念入门⑤——Mesh通信消息格式详解

文章目录

• 一、Access Layer
• 二、Transport layer
• 三、Network layer

• 3.1 Address
• 3.2 Network PDU
• 3.3 Network transmit count / interval ( 重传次数和重传间隔的定义)
• 3.4 Reliable retry( 发包重试次数)

• 四、mesh beacon
• 五、IV Update procedure
• 六、heartbeat
• 七、Health

一、Access Layer

Access layer 包含 op code 和 parameter，最大支持 380 byte。

op code 有三种类型，1byte，2byte 和 3byte。

• 1byte，2byte 是 SIG 定义的命令。
• 3byte是 vendor 自定义的命令

• 其中 2 个 byte 是 vendor ID（CID）
• 整个 mesh 网络中，一个 vendor id 最多支持 64 个 vendor opcode

二、Transport layer

• 目前为了兼容 BLE4.2 等不支持长广播包的设备，所以都统一设定 adv 的最大 payload 为31byte
• 去掉一些数据包的通讯协议需要占用的部分，单包的有效 payload 是 11byte
• 当Access layer 超过 11byte 后，就需要分包
• 对于 vendor op code 来说，当 parameters 大于 8 个 byte(8=11-3)
• 分包的时候，mesh 协议栈就会自动执行分包发送，用户不需要介入

三、Network layer

3.1 Address

3.2 Network PDU

3.3 Network transmit count / interval ( 重传次数和重传间隔的定义)

• network transmit count是指发送一个命令，需要重传的次数

• 这些重传的 rf packet 是一模一样的，包括 sno 等。
• 我们的 SDK 协议栈默认重发 5 次，即 TRANSMIT_CNT_DEF(5)，总共发发送次数是 n+1 =6 个。

• network transmit interval是指重传的两个包之间的发送间隔

• 我们 SDK 默认在 30-40ms之间，由 TRANSMIT_INVL_STEPS_DEF(2) 决定，计算方式是 ((TRANSMIT_INVL_STEPS_DEF +1)*10 + (0–10))ms。”

network transmit count、transmit interval 还可以通过 SIG 定义的标准 config 命令CFG_NW_TRANSMIT_SET 来配置。

3.4 Reliable retry( 发包重试次数)

Reliable retry 是指应用层的重试，用于有 status 回复的命令，比如 generic ONOFF。

• 当发送一个 network packet 后(包含 network transmit)，会判断是否收到 status
• 如果没有收到，我们会进行 retry，network packet 里面的 sequence number 会变化
• 我们默认最多重试两次。

四、mesh beacon

下图是 unprovisioned device beacon 的 PDU。

Device UUID 可以唯一识别 node。因为有些手机，比如 IOS 不能获取 mac，以及在未来的remote provision 中无法获得 mac，所以在 SIG mesh 中是通过 Device UUID 来唯一识别 node，而不是通过 mac。unprovisioned beacon 通过 non-connectable ADV 的 packet 来发送，用于 PB-ADVprovision 模式。

• 在未组网时，会发送 unprovision beacon，通过 unprov_beacon_send()来发送。发送周期由beacon_send.inter = MAX_BEACON_SEND_INTERVAL来定义，默认是 2 秒。
• 在组网后，会发送 security beacon，通过 mesh_tx_sec_nw_beacon()来发送。
• CFG_BEACON_SET定义发送使能。
• SEC_NW_BC_INV_DEF_100MS定义发送周期 ，默认是 10 秒。

五、IV Update procedure

network layer和access layer的加解密过程都需要用到iv index。

• mesh网络要求network PDU的sequence number要一直累加
• sequence number 才 3 byte，当使用很长一段时间后，sequence number 接近最大值的时候
• 就需要考虑更新 iv index，否则 sequence number 就会归 0，导致接收端认为是一个无效的message
• 从某种程度上，可以理解 iv index 为 sequence number 的扩展位。

iv index update flow 是节点自行发起，自行 update 的过程。

目前 SDK，当节点检测自己的mermaid sequenceDiagram number超过了IV_UPDATE_START_SNO(0xC00000) 后，会主动发起 iv updatefolw。每次 Iv update 后，iv index 会加 1。

六、heartbeat

mesh的心跳包，可以配置周期发送。

• 可以用于做在线离线检测(周期 publish 机制也可以做在线离线检测)
• 可以用于hops 的计算，即计算 heartbeat message 经过多少跳之后，才被接收到

经过统计一定时间内收到的 heartbeat 的个数(count)，并计算得到每个 heartbeat 的 hops
的值，得到 min hops 和 max hops，进而了解整个网络的布局，以及每一个节点的 message
传输的可靠程度。不过每次配置 heartbeat subscription 只能监听和统计一个节点的状态。

hops 计算方式是：hops = InitTTL - RxTTL +1。

• InitTTL：是 heartbeat publish set 里面的 TTL 参数。
• RxTTL：是收到的 message 的 network PDU 里面的 TTL。

节点默认不发送 heartbeat，具体配置方式。

七、Health

Health model 相关的 message 是用来反映节点的 warning 或者 error 状态。