1. 背景

之前大多数BLE设备都是进行一对一的数据通信。这是一种点对点的网络拓扑类型，在蓝牙核心规范中被称为”微微网“（piconet）。
假设一个智能手机与一个心率检测器建立了一个点对点的连接，这样它们之间就可以传输数据了，蓝牙的一个优点就是可以让设备建立多个连接，所以这个智能手机可以再与另一个运动追踪设备建立连接。此时，手机可以同另外两个设备进行通信，而这两个设备之间无法直接进行通信。
与上述情况相反的是，mesh拥有多对多的网络拓扑类型。每台设备都可以与网络中的其他设备进行通信。设备之间的通信以消息的形式传递，一台设备可以将某一台设备发来的消息中继到另一台设备，这样就可以扩展端到端的通信范围，这个范围远超过一个单独设备蓝牙无线电所覆盖的范围。

2. 设备和节点

mesh网络中的单台设备称为节点（node），网络外的设备称为“未开通配置设备”（unprovisioned devices）。将某台“未开通配置设备”接入网络成为网络节点的过程称为“开通配置”（provisioning）。例如，新买的带有mesh功能的蓝牙灯，需要进行简单配置才能将其加入家中原有的蓝牙mesh网络中，这样就可以通过家里的电灯开关与调光器对其进行控制了。这个过程就是“开通配置”。
“开通配置”过程是每台新设备都要经历的，在这个过程中，新设备会获取一系列的密钥，同时告知“启动配置设备”（provisioner device, 通常是智能手机或者平板电脑）有新设备加入到网络中。其中有一个密钥叫做网络密钥，即NetKey，这个是为了提高mesh的安全性，后续会讲解。

3. 元素

有些节点由多个独立的部分组成，每一个部分都可以进行单独的控制。在蓝牙mesh中，这些独立的部分称为元素（element）。如图1，网络中的一个灯节点，它有5个元素，每个LED灯泡有一个元素。每个节点至少拥有一个元素，称为主元素（Primary Element）。节点中的每个元素都有一个唯一确定的地址，称为单播地址（unicast address），这样每个元素都可以独立寻址。

4. 消息

当某个节点需要获取其他节点的状态时，或需要以某种方式控制其他节点，它会发送消息（message）。如果某节点需要向其他节点汇报状态，它也会发送消息。在mesh网络中，所以通信都是以消息的形式传递的。协议规范中定义了多种消息类型，每种消息类型都有自己唯一的操作码。
对于应答与否的方面，消息可以分为两种类型：需要应答和不需要应答。需要应答的消息要求接收节点接收到消息后返回一条响应信息。这条响应信息有两个作用：

告知消息发送方，消息已接收。
返回消息接收方需要告知发送方的某些数据。
需要应答的消息如果没有得到响应，则可能会被发送多次，所以这种消息必须具有幂等性。幂等性意味着这种消息不论到达接收节点多少次，与其到达接收节点一次产生的效果都是相同的。否则如果因为某些意外，消息多次到达接收节点，则有可能使接收节点的状态变得不确定。
不需要应答的消息不要求接收者发送响应消息。
某个特定类型的消息可以对一个或多个状态值进行操作。消息也可以分为3类：GET、SET、STATUS，对应于蓝牙mesh网络支持的3种操作。
GET消息可以用来向一个或多个节点请求状态值，之后，相应节点会返回STATUS信息，告知请求的状态值。
SET消息可以改变既定状态的值，有些SET消息需要应答，要求返回一条STATUS消息，有些消息不需要应答。
STATUS消息可以用来应答GET消息，也可以用来应答SET消息或者通过某元素中的定时器定时发送。
我们可以通过消息操作码（opcode）识别到特定状态。另一方面，我们也可以在通用属性相关消息中使用16位属性ID来直接引用属性。

5. 地址

消息必须从一个地址发送到另一个地址。蓝牙mesh协议中定义了3种地址（不包括未分配地址）
单播地址用于唯一确定单个元素。在“开通配置”过程中，会将单播地址赋给设备。
群组地址是一种多播地址，它可以代表一个或多个元素。群组地址要么是动态分配的，要么是蓝牙技术联盟预先定义的（SIG固定群组地址）。蓝牙技术联盟已经定义了4个固定群组地址，即All-proxies，All-friends，All-relays及All-nodes。我们可以通过配置应用程序来建立动态群组地址，这些地址反映了一栋建筑的某些实体分配，例如为大楼里的每一个房间定义一个群组地址。
虚拟地址可以赋给一个或多个元素，横跨一个或多个节点。虚拟地址与128位UUID的形式类似，任何元素都可以与其相关联，它更像一个标签。
虚拟地址可以在出厂前就进行预先配置，然后用于某些特定场景，例如使某个厂商制作的投影仪的寻址更加方便。

6. 状态和属性

元素可能处在各种条件下，在蓝牙mesh中称之为状态（state）。一个元素可以有多个状态，每个状态都是一组特定值。状态与特定的行为有关，不能在其他地方重用。
例如，蓝牙mesh定义了通用开关状态来形容某个电灯可能存在的状态，为其赋值1，电灯打开，为其赋值0，电灯关闭。
属性（property）与状态类似，它们都包含与元素相关的数值，但在其他方面二者存在显著差异。
熟悉BLE的朋友应该了解特性（characteristic），它们是一种没有与特定行为相联系的数据类型，这样它们就很容易得到重（chong）用。利用上面提到的属性，可以将特性与具体含义相联系。有一点需要特别注意，这里的属性（property）与BLE协议栈中的属性（attribute）是完全不同的，为了防止混淆，我们也可以将前者翻译成“性质”（property）。

7. 模型

模型将之前提到的概念组合在一起，定义了元素的功能。当前蓝牙mesh规范中一共定义了3类模型。
第一种是服务器模型（server model），定义了一系列的状态、状态转换、状态绑定以及模型中元素可以收发的消息。同时它也定义了与消息、状态、状态转换相对应的行为。
第二种是客户端模型（client model）没有定义任何状态，它只定义了几种消息。可以利用这些消息来对相应服务器模型中的状态进行操作，如GET、SET和STATUS。
第三种是控制模型（Control model）包含一个服务器模型和一个客户端模型。服务器模型可以用来与其他客户端进行通信，而客户端模型可以用来与其他服务器模型进行通信。
可以通过扩展某个模型来创建新的模型。不过有一种模型不能扩展，这种模型称为root模型。
模型不能被改变，也就是说不能向模型中加入或移除相关行为。实现新模型的唯一方法就是扩展已经存在的模型。

8. 特性

所有的节点都可以发送和接收mesh消息，但是也可以单独赋予某些节点额外的特性，使其拥有某些特定功能。一共有四种特性可以选择：中继（Relay）、代理（Proxy）、友（Friend）和低功耗（Low Power）特性。每个节点都可以支持以上四种特性中的0个或者多个，而且随时可以取消已经配置好的特性。

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