【蓝牙mesh】access层（接入层）协议介绍

Access层简介

  Access层定义了应用层如何使用upper协议层的接口，它不仅定义了应用层的格式，还定义了应用数据在upper层的加密和解密。当收到下层的数据包时，它会检查数据的netkey(网络密钥)和appkey（应用密钥）是否正确，如果数据正确则将数据提供给应用层处理。
  总的来说，Access层从数据流的角度来讲，并不属于某一个单独的协议层， 它只是制定了一系列的网络传输规范的，这点很类似于BLE中的GAP层。

概念介绍

Model ID

Model ID 是一个16Bit 或者32Bit的一个数值。用来表示设备的某个功能模块，比如onoff model, lightness model。
那16Bit的Model ID 和 32Bit的Model ID有什么区别呢？

16Bit的Model ID 是有蓝牙技术联盟分配的。 如下图是Sig制定的几个Model ID

32Bit的Model ID是由各个厂商自定义的Model ID。32Bit的Model ID分为两个部分， 前16Bit是蓝牙技术联盟给各个厂商分配的Company ID， 后16Bit是才是厂商自定义的Model ID。格式如下：

至于各个厂商的Company ID, 可以再蓝牙技术联盟官网查询，链接：https://www.bluetooth.com/specifications/assigned-numbers/

下图就是根据文档搜到的杭州涂鸦智能的Company ID 为 0X07DO, 其他公司的Company ID可以自行搜索。

Access层payload数据

  Access层数据每包长度为12个字节，如果超过则底层会进行分包，最多分包32包，所以Access层能够传输的最大数据是384个字节。当然这是包含了TransMIC的长度，如果TransMIC长度为4个字节，则Access层Payload最大380个字节。其次，还要减去对应的Opcode的长度。 如果Opcode长度为1，则Payload为379个字节；pcode长度为2，则Payload为378个字节；pcode长度为3，则Payload为377个字节，厂商自定义的Opcode都是3个字节。
Access层的数据包格式如下图：

那什么是Opcode？

Opcode（操作码）

Opcode可以是1、2、3个字节。第一个字节的最高两位表示Opcode的长度。如下图：

第一个字节的最高位为0表示Opcode是一个字节，
第一个字节的最高两位是10表示Opcode是两个字节
第一个字节的最高两位是11表示Opcode是三个字节。

1个字节的Opcode和2个字节的Opcode是蓝牙技术联盟定义的，用作网络信息配网的数据包和应用传输的数据包中。
3个字节的Opcode是厂商可以自行定义的，但是也不是三个字节都可以自定义。 Opcode中的第二和第三个字节表示的是厂商的Company ID， 只有第一个字节的低6个Bit可以由厂商自定义，也就是说一个厂商可以自定义64个字节的Opcode。

Acces层的功能

发送数据

  发送的源地址必须是一个单播地址，即发送方只能是某一个设备。 发送的目的地址可以是单播地址、群组地址或者虚拟地址。

  如果发送方发送了一个带回复的数据包到一个单播地址，即数据发给某一个设备，则接收方在收到数据后，应该延时20-50ms后，回复数据包。
  如果发送方发送了一个待回复的数据包到一个群组地址，即一对多，则接收方在收到数据后，应该延时20-500ms后，回复数据包，这样是为了避免多个接收方同时回复数据，导致回复数据的网络干扰，减少丢包率。

   通常设备节点在状态发生变化的时候，会立即上报状态给订阅的节点。但是如果设备是刚上电的时候上报状态，则应该延时20-500ms，以防止多个设备同时上电导致的上报数据干扰。

  由于蓝牙Mesh网络的带宽较小，所以应该注意节点发送数据的频率，一个节点在10秒内发送的数据包最好不要超过100包。

接收数据

当节点收到一包蓝牙Mesh数据后，应该经过下面几步判断，如果条件都满足才进行处理：

• 通过Opcode判断到该数据包是当前设备model使用的
• 目的地址满足下面其中一条：
  • 目的地址是当前设备的单播地址
  • 目的地址是当前设备订阅的组地址或者虚拟地址
  • 目的地址是0xffff之类的特定地址
• 该消息用来加密的appkey或者devkey是当前model已经绑定了的

无需ack的数据包

  蓝牙Mesh可以制定消息是否需要回复，例如像一个群组发送应用消息，很多时候会使用noack的数据包，这样可以避免群组内多个设备同时回复造成的网络风暴。 但是这样也有一个概率性丢包的问题，因为发送方不知道接收方到底有没有收到这条消息。 所以noack的消息更适合一些不太重要场景的群组控制。

需要ack的数据包

  蓝牙mesh中大部分的数据都是需要ack的，如果发送方在一定的时间内没有收到接收方的ack，发送方可以进行重发，来保证数据包的必达。 但是对于节点内比较多的网络， 最好不是在全组群发需要ack的数据包，应该首先确定有哪些设备需要发送，然后针对这些设备来进行群控，而不是一股脑的全控。

发布和订阅

  节点里每个model都可以订阅一个或多个地址，地址可以是群组地址或者虚拟地址。 发送方向这个订阅地址发送的消息，会被订阅这个地址的设备接收到。