蓝牙mesh基础模型层

基础模型层(Foundation Models Layer)定义了配置和管理蓝牙mesh网络所需的访问层状态、消息和模型。

节点的状态是一个复合状态,由一个或者多个状态来描述,包括成分数据、模型发布状态、心跳发布状
Composition Data样例.jpg

态、心跳订阅状态、网络传输状态、网络中继重传状态等若干状态。

成分数据

成分数据(Composition Data)描述了节点包含的元素信息,以及各元素内支持的模型信息。成分数据由多个页(Page)组成,其中page0是必须要有的,其他页是可选的,其中Page0是必须要有的,其他页是可选的,其中Page0的数据格式如下

字段 字节数 备注
CID 2 Company ID
PID 2 产品ID
VID 2 产品版本ID
CRPL 2 重放攻击列表项最小数目
Features 2 支持的蓝牙mesh属性
Elements 根据元素和模型个数变化

Features字段长度为16Bit,目前用到了4个Bit分别表示蓝牙mesh中4个特性的支持情况,如下

Bit 特性 备注
0 Relay Relay功能,1表示支持,0表示不支持
1 Proxy Mesh Proxy功能,1表示支持,0表示不支持
2 Friend Friend功能,1表示支持,0表示不支持
3 Low Power Low Power功能,1表示支持,0表示不支持
4~15 RFU 预留

Element字段包括一个或者多个元素信息的序列

字段 长度(字节) 备注
Loc 2 位置描述
NumS 1 SIG Models的数量
NumV 1 Vendor Models的数量
SIG Models 可变长度 NumS个SIG Models的数据信息
Vendor Models 可变长度 NumV个Vendor Models的数据信息

Loc字段是位置描述信息,由SIG组织在GATT蓝牙名字空间描述符中定义。

SIG Models包含了NumS个SIG Models的数据,其中如果有些模型继承了基础模型,那么基础模型的信息也会被包含进来。

Vendor Models包含了NumV个Vendor Models的数据信息。

一个节点的Composition Data样例如下:

可以看到节点有两个元素(Element),第1个元素包含3个SIG Models,没有Vendor Models。第2个元素包含两个SIG Models和两个Vendor Models。

模型发布状态

模型发布(Model Publication)状态是一个复合状态,它维护了模型发布消息中的各个参数,包括发布地址、发布周期、发布消息用到的Appkey索引、朋友关系的证书标记、发布TTL、重传计数、重传间隔等步骤。节点中每一个模型都有一个模型发布状态。每一个SIG Model和Vendor Model都要用模型发布状态的实例来控制消息的发布。

(1)发布地址

发布地址用于标识模型发布消息的目标地址。发布地址可以是单播地址、蓝牙UUID、组播地址中的一种。如果发布地址是未分配的地址,即0x0000,则模型不会发布任何消息,只针对需要应答的消息发送应答。

(2)发布周期
发送周期指模型发布状态消息的时间间隔,长度是8bit,只用1字节来描述发布周期,考虑到要满足不同设备发布周期的跨度,用2Bit来表示步长时间单位,用6Bit来表示步数。

发布周期:

字段 长度(字节) 描述
步数 6 步数
步长时间单位 2 单步的步长时间单位
字段:步长时间单位 备注
0b00 步长的时间单位是100ms
0b01 步长的时间单位是1s
0b10 步长的时间单位是10m
0b11 步长的时间单位是100min

发布周期用以下公式计算得到:
发布周期 = 步数 x 步长的时间单位

步数的取值范围:

取值范围 含义
0x00 发布周期是关闭的
0x01 ~ 0x3F 步数

(3)Publish AppKey Index

Publish AppKey Index状态维护的是全局的AppKey,必须存在模型关联的AppKeyList中。

(4)发布TTL

发布TTL(Publish TTL)定义了发布消息的TTL参数,TTL参数的取值范围和含义如下:

取值范围 含义
0x00 ~ 0x7F 实际生效的Publish TTL
0x80 ~ 0xFE 禁用
0xFF 用系统默认的TTL数值

默认TTL参数的取值范围和含义

取值范围 含义
0x00,0x02 ~ 0x7F 实际生效的Publish TTL
0x01,0x80 ~ 0xFF 禁用

(5)发布重传计数

发布重传计数(Publish Re-transmit Count)用于控制发布消息的重传次数,字段长度为3bit。

(6)发布重传间隔

发布重传间隔(Publish Re-transmit Interval Steps)用于控制发布重传的消息之间的间隔,字段长度为5bit。该字段以50ms的倍数记录间隔时间,重传间隔时间(Re-transmission Interval)的计算方法如下:

重传时间间隔 = (Publish Re-transmit Interval Steps + 1)x 50

网络传输状态

网络传输状态是一个复合状态,用于控制节点发出网络层PDU重传的次数和时间点,有Network Transmit Count 和 Network Transmit Interval Steps两个参数,每个节点只有一个网络传输状态实例。

  • Network Transmit Count 用于控制节点发送网络层PDU重传的次数,长度为3bit。网络层PDU的发送次数等于Network Transmit Count + 1。

  • Network Re-transmit Interval Steps用于控制两次网络层PDU发送的间隔,长度为5bit,通过以下公式可以计算得到两次网络层PDU发送的间隔时间,单位是ms。

    Transmit Interval = (Network Re-transmit Interval Steps + 1)x 10

在上述公式的基础上,每个重传还要增加0到10ms的随机延时。

网络中继重传状态

网络中继重传状态是一个复合状态,用于控制网络层收到消息后的中继行为。包含Relay Re-transmit Count 和 Relay Re-transmit Interval Steps两个参数。

  • Relay Re-transmit Count:用于控制节点转发消息时重传的次数,长度为3bit,节点对收到的每个Network PDU转发的次数等于Relay Re-transmit Count + 1
  • Relay Re-transmit Interval Steps:用于控制一次中继过程中,网络层PDU重传的间隔,长度为5bit。通过以下公式可以计算得到网络层PDU重传的时间间隔。单位是ms

Relay Re-transmit Interval = (Relay Re-transmit Interval Steps + 1)x 10

其他状态

  • 订阅列表(Subscription List)状态维护了一组订阅的组播地址或者UUID,节点中每个元素都有一个订阅列表实例。
  • NetKey List状态维护了一个NetKey列表,每个长度为128bit的NetKey都有一个16bit的NetKey Index与之对应,一个NetKey List至少包含一个NetKey。
  • AppKey List状态维护了一个AppKey列表,每个长度为128bit的AppKey都有一个16bit的AppKey Index与之对应。
  • Model to AppKey List状态是一系列Model和AppKey的绑定关系,一个模型可以绑定一个或多个AppKey。
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