Bluetooth Mesh คืออะไร PART 1

เมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมานี้ ได้มีการประกาศมาตรฐานใหม่เกี่ยวกับ Bluetooth ที่สร้างความตื่นเต้นให้กับวงการ IoT เป็นอย่างมากนั่นคือ Bluetooth mesh networking
เนื่องจากปัจจุบันการเชื่อมต่อ Bluetooth จะทำได้เพียงแบบ Star topology เท่านั้น ทำให้ไม่สามารถส่งต่อข้อมูลต่อไปที่โหนดข้างๆ เพื่องานที่ครอบครุมพื้นที่กว้างขึ้น
ได้เหมือน Wireless sensor หลายๆ ประเภทที่ออกแบบมาสำหรับทำเครือข่ายโดยเฉพาะ

Bluetooth mesh สามารถนำไปใช้ได้ทั้งในลานจอดรถและครอบครุมออฟฟิศ

และในวันนี้ถ้า Bluetooth สามารถทำ Mesh ได้ ย่อมเป็นฟีเจอร์ที่สำคัญที่สุดที่อาจจะทำให้ Zigbee หรือ Wireless sensor network อื่นๆ ได้รับผลกระทบมากเลยทีเดียว

Mesh networking คืออะไร

โดยปกติในอุปกรณ์ไร้สาย ที่สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นได้มากกว่าหนึ่งจุดจะสามารถทำการเชื่อมต่อกันในรูปของเครือข่าย ( Mesh ) ได้

การเชื่อมต่อแบบนี้นิยมกันมากในอุปกรณ์ที่ใช้ การสื่อสารไร้สายที่มีคุณสมบัติการเชื่อมต่อแบบ Peer-to-Peer ได้มากกว่าหนึ่งจุดเช่น IEEE 802.15.4 เป็น PHY และ Datalink layer เช่น Zigbee, 6LowPAN หรือ Thread โดยหลังจากเชื่อมต่อกันแล้วจะต้องมีกระบวนการควบคุมเส้นทางการส่งข้อมูล หรือการทำ routing อีกที

หรือแม้กระทั่ง WIFI ในปัจจุบัน

ข้อดีของ Mesh network คือ สามารถขยายขอบเขตการส่งข้อมูลไปยังปลายทางได้ และเมื่อเส้นทางการเชื่อมต่อถูกตัดขาดก็ยังสามารถเลือกเส้นทางใหม่ได้เป็นต้น

แล้ว Bluetooth mesh network ละ

Bluetooth mesh network เป็นการเชื่อมต่อแบบ Flooding mesh

Flooding เป็นเทคนิคที่เมื่อมีข้อมูลเข้ามาที่ node ใด node หนึ่ง เจ้า node นั้นจะกระจายสัญญาณข้อมูลนั้น ( repeated ) ออกไปให้กับทุกโหนดที่เชื่อมต่อกับตัวเอง

เมื่อมีข้อมูลเข้ามาที่ node สีเขียว

จะมีการ repeated ออกไปที่ node ที่เชื่อมต่อกับตัวเอง

จริงๆ ก็คือการ Broadcast จากตัว node นั่นเอง โดย node ที่ได้รับข้อมูลก็ Broadcast ต่อไปจนกว่าจะถึงปลายทาง โดยปลายทางที่ว่าจะใช้ Address ในการจัดการ

ทุกๆ โหนดในเน็ตเวิร์คจะมีคุณสมบัติในการรับส่งข้อมูลทุกโหนด แต่โหนด RN ( Relay Node ) จะมีคุณสมบัติเพิ่มเติมในการ Re-broadcast เพิ่มเข้ามาด้วย

ในการประหยัดพลังงานจะขึ้นอยู่กับการตั้งค่ารอบในการ Scanning และ Advertising ของเรา ถ้ารอบในการส่งเร็วขึ้น ข้อมูลจะไปถึงปลายทางได้เร็วจะประหยัดพลังงานน้อยลง แต่ถ้าตั้งรอบในการส่งช้า ข้อมูลจะไปถึงปลายทางได้ช้า แต่ประหยัดพลังงานมากกว่า

Address ของ Bluetooth Mesh

จุดเด่นอีกอย่างหนึ่งของ Bluetooth mesh คือการกำหนด address แน่นอน การกำหนด address แบบ unicast ที่สามารถสั่งการทีละอุปกรณ์สามารถทำได้อยู่แล้ว
แต่ Bluetooth mesh ยังอณุญาติ ให้เราสามารถ group address ของอุปกรณ์เพื่อการสั่งการอุปกรณ์ในทีเดียว โดย address จะแบ่งออกเป็นสามชนิดเรียกว่า
unicast address, multicast address, virtual address

Built-in Security

ข้อมูลที่ในการสื่อสารจากต้นทางไปปลายทางจะถูกเข้ารหัสด้วย AES-128

Bluetooth mesh ไม่ใช่ Bluetooth 5 !!!

ความเข้าใจว่า Bluetooth mesh อยู่ใน Bluetooth 5 จริงๆแล้วมันไม่ใช่
เนื่องจาก Bluetooth mesh ต้องการแค่เทคโนโลยี Scanning and Advertising ซึ่งมีครบใน Bluetooth 4.0 อยู่แล้ว ดังนั้นฮาร์ดแวร์​ที่ซัพพอร์ต Bluetooth 4.0 ทุกตัวก็ควรจะสามารถอัพเดตุซอฟต์แวร์เพื่อทำ Bluetooth mesh ได้

แต่ โปรโตคอลที่ทำงานตั้งแต่เลเยอร์บนขึ้นมาถูกออกแบบใหม่หมด ดังนั้นการจะใช้งานก็ควรจะเหมาะสมกับงานที่เป็นระบบใหม่มากกว่านำไปใช้กับระบบเก่า

สรุปจากผู้เขียน

1. เทคโนโลยี Bluetooth mesh นับว่าน่าสนใจมากในงาน IoT ( internet of things ) ลองนึกภาพว่าเราสามารถทำ wireless sensor network ได้โดยไม่ต้องพึ่งเทคโนโลยีอื่น และสามารถสั่งการจาก smart phone จากจุดไหนก็ได้ของระบบ และที่สำคัญยังผสมกับการหาตำแหน่งภายในอาคาร หรือเทคโนโลยีอื่นๆ ที่ bluetooth มีได้อีกด้วย
2. ปัจจุบัน Hardware Bluetooth มีราคาถูกกว่า Zigbee หรือเทคโนโลยี 802.15.4 อื่นๆ ทำให้น่าสนใจมากในการใช้งานทดแทน

ในเชิงรายละเอียดยังมีอีกหลายหัวข้อในสเปคที่ทางเราไม่ได้พูดถึง
เดี๋ยวรออธิบายเพิ่มเติมหลังจากได้ทดสอบบนฮาร์ดแวร์จริง กันนะครับ