# 蓝牙低功耗网状网络（BLE Mesh）
蓝牙低功耗网状网络（BLE Mesh）是建立在蓝牙低功耗（BLE）协议基础上的一种通信协议，它允许大量 BLE 设备组成一个网状网络，在足够大的物理覆盖范围内实现设备之间的互联与协同控制，从而满足多设备场景下的通信需求。
BLE Mesh 通信协议支持低功耗、可扩展性、灵活性、高可靠性、安全性等优秀特性，在智能家居、智能照明、工业自动化、医疗健康、环境监测等领域具有广泛的应用价值。
# 1. 基础概念
# BLE Mesh 网络
BLE Mesh 网络是一种多对多的网络拓扑结构，网络中的设备节点通过「发布 / 订阅机制」收发消息。
# 设备配网
未配网 BLE Mesh 设备需要完成配网操作后，才能加入 BLE Mesh 网络并成为设备节点，与网络中的其他节点进行消息通信。帮助 BLE Mesh 设备完成配网操作的设备叫做「启动配置设备」。
# 设备节点
未配网 BLE Mesh 设备经过配网操作后，就成为了 BLE Mesh 网络中的设备节点。设备节点一般都具有中继、代理、好友、低功耗等特性中的一个或多个。
设备节点由多个元素构成，每个元素包含了多个模型，而每个模型定义了节点的基本功能，比如节点所需要的状态、控制状态的消息以及处理消息所产生的动作等。节点功能的实现是基于模型的，模型可分为 SIG 模型和自定义模型，前者由 SIG 定义，而后者由开发者定义。模型也可基于消息的发送 / 接收方分为客户端模型与服务端模型。
# Mesh 地址
BLE Mesh 网络中的设备节点之间想要进行消息通信，就需要为每个节点分配地址用于消息的收发。Mesh 地址主要分为单播地址、组播地址、虚拟地址三种。
单播地址是在设备配网成功后由「启动配置设备」分配的。单播地址可能会出现在消息的来源 / 目标地址字段中。发送到单播地址的消息只能由拥有该单播地址的元素进行处理。
组播地址是 BLE Mesh 网络中的一种多播地址，通常用于将设备节点进行分组。如果发送带有组播地址的消息，所有订阅过该组播地址的设备节点都会收到该消息。
虚拟地址与特定的 UUID 标签相关联，可以用作模型的发布地址或订阅地址。
# Mesh 消息
Mesh 消息分为控制消息与接入消息。控制消息是与 BLE Mesh 网络操作有关的消息，例如心跳和好友的请求消息。接入消息允许客户端模型检索或设置服务端模型中的状态值，或被服务端用于报告状态值。
Mesh 消息是 BLE Mesh 网络中数据传输的基本单位，由操作码（opcode）和携带参数（parameters）组成，前者用于标识消息的用途唯一性，后者可以存储有效数据，例如目标地址、设备状态等。
# 代理设备
如果想要不是 BLE Mesh 设备的其他设备（例如手机）也能成为 BLE Mesh 网络中的一员，可以通过与代理设备节点进行 GATT 连接，借助代理设备实现在 BLE Mesh 网络中收发各种消息。
# 2.「小程序 BLE Mesh 插件」使用流程
在小程序中，基于标准 BLE Mesh 通信协议，以小程序插件形式提供了 BLE Mesh 的基础能力。开发者可以通过「小程序 BLE Mesh 插件」实现 BLE Mesh 设备的本地快速配网、控制管理、网络共享等功能。平台提供了「接口文档」与「示例小程序」，方便开发者接入使用。
# 2.1 接入插件
在使用插件前，首先需要在小程序管理后台的「设置 - 第三方服务 - 插件管理」中添加插件，开发者可以登录小程序管理后台，通过 appid - wx013447465d3aa024 查找插件并添加。然后在 app.json 文件中声明指定版本的插件。关于插件的具体介绍可参考「小游戏插件」。
目前只有申请了「工具—设备管理」服务类目的小程序才能使用「小程序 BLE Mesh 插件」。
"plugins": {
"ble-mesh-plugin": {
"version": "latest",
"provider": "wx013447465d3aa024"
}
}
通过 requirePlugin 方法才能获取「小程序 BLE Mesh 插件」的相关接口。例如可以像下面这样调用：
const { getMeshBLEManager } = requirePlugin('ble-mesh-plugin')
# 2.2 初始化 BLE Mesh 蓝牙配置器
在使用小程序 BLE Mesh 相关能力前，需要初始化 BLE Mesh 蓝牙配置器，用于扫描发现周围的 BLE Mesh 设备。
const meshBLEManager = getMeshBLEManager()
meshBLEManager.init().then(({ enabled }) => {
if (!enabled) {
wx.showModal({
title: '错误',
content: '未启用蓝牙功能, 请打开蓝牙后重试',
showCancel: false,
})
}
})
# 2.3 扫描发现 BLE Mesh 设备
BLE Mesh 蓝牙配置器初始化后，需要通过 meshBLEManager.startScanMeshDevice 扫描 BLE Mesh 设备，如果在附近扫描到设备就会回调 meshBLEManager.onMeshDeviceFound 事件，返回扫描到的 BLE Mesh 设备实例。由于扫描设备操作比较耗费系统资源，请在搜索到需要的设备后及时调用 meshBLEManager.stopScanMeshDevice 停止扫描。
meshBLEManager.onMeshDeviceFound((res) => {
// 扫描到的 BLE Mesh 设备
console.log(res.device)
// 找到需要的设备后，停止扫描操作
meshBLEManager.stopScanMeshDevice()
})
// 开始扫描 BLE Mesh 设备
meshBLEManager.startScanMeshDevice({
allowDuplicatesKey: false,
})
# 2.4 创建 BLE Mesh 网络
想要实现多个 BLE Mesh 设备之间的互联与协同控制，就需要先创建一个 BLE Mesh 网络。
createMeshNetwork({ name: 'mesh_network' }).then((res) => {
// 创建 BLE Mesh 网络后会生成唯一的网络标识id，用于后续的网络管理、设备配网、设备消息通信等功能。
console.log(res.networkId)
})
# 2.5 共享 BLE Mesh 网络
开发者可以通过 exportMeshNetworks 与 importMeshNetworks 实现 BLE Mesh 网络数据的导入导出，让多个小程序用户可以控制管理同一网络下的 BLE Mesh 设备。此外调用 getMeshNetworks 还可以获取当前存在的所有 BLE Mesh 网络列表。
// 导出 BLE Mesh 网络数据
const { restoreData } = exportMeshNetworks({ data: [{ name: 'mesh_network' }] })
// 导入 BLE Mesh 网络数据
importMeshNetworks({ restoreData })
// 获取当前存在的 BLE Mesh 网络列表
const networks = getMeshNetworks() // [{ name: 'network_name', networkId: 'network_id' }]
# 注意
在通过 exportMeshNetworks 导出 BLE Mesh 网络数据后，可能需要对数据进行持久化存储。为了保证网络安全，开发者应该将数据加密后再执行存储操作，然后在导入时将数据解密。
在通过 importMeshNetworks 将 BLE Mesh 网络数据导入新用户小程序时，由于 iOS 系统限制，同一台 BLE Mesh 设备，不同用户获取到的蓝牙 deviceId 不同，导致无法建立代理设备连接。此时需要设备端在配网成功后持续广播 Node Identity 蓝牙广播包，方便小程序插件识别设备节点，更新蓝牙 deviceId 。
# 2.6 BLE Mesh 网络管理
通过 getMeshNetworkManager 可以获取 BLE Mesh 网络管理配置器，它包括了创建 / 删除 BLE Mesh 群组、获取 BLE Mesh 网络中所有节点的单播地址列表以及组播地址列表等功能。
// 获取 BLE Mesh 网络管理配置器
const meshNetworkManager = getMeshNetworkManager({ networkId: 'network_id' })
// 创建 BLE Mesh 群组
const group = meshNetworkManager.createGroup({ name: 'group_name' })
// 删除 BLE Mesh 群组
meshNetworkManager.removeGroup({ name: 'group_name' })
// 获取组播地址列表
const groups = meshNetworkManager.getGroups()
[{
name, // BLE Mesh 群组名称
address, // BLE Mesh 组播地址
nodes, // BLE Mesh 组播地址下绑定的设备节点信息
}]
// 获取单播地址列表
const unicasts = meshNetworkManager.getUnicasts()
[{
deviceId, // BLE Mesh 设备id
name, // BLE Mesh 设备名称
localName, // BLE Mesh 设备广播数据段中的 LocalName 数据段
address, // BLE Mesh 设备单播地址
}]
# 2.7 BLE Mesh 设备配网
想要实现 BLE Mesh 设备配网，首先需要获取 BLE Mesh 设备入网配置器 provisioningManager ，然后通过 provisioningManager.provision 完成配网操作。此外还可以通过 provisioningManager.batchProvision 实现一键配网多个 BLE Mesh 设备。当 BLE Mesh 设备完成配网操作后，才算真正加入了 BLE Mesh 网络。
// 获取 BLE Mesh 设备入网配置器
const provisioningManager = getProvisioningManager({ networkId: 'network_id' })
// 单个 BLE Mesh 设备配网
await provisioningManager.provision({
unprovisionedDevice, // 未配网的 BLE Mesh 设备实例
authenticationMethod: AuthenticationMethod.NoOOB, // 配网时的 OOB 安全认证方式
})
// 多个 BLE Mesh 设备批量配网
await provisioningManager.batchProvision({
unprovisionedDevices, // 未配网的 BLE Mesh 设备实例数组
})
# 2.8 BLE Mesh 设备消息通信
在完成 BLE Mesh 设备配网后，如果想要和设备进行消息通信，实现控制设备与获取设备信息等功能。首先应该获取 BLE Mesh 代理设备客户端配置器 proxyClientManager ，在开启蓝牙扫描的情况下使用 proxyClientManager.hasProxyServer 确认周围是否存在可用的代理设备，然后通过 proxyClientManager.addAppKeyToNode 和 proxyClientManager.bindAppKeyToModel 将 BLE Mesh 网络中的 AppKey 绑定到目标设备的 Server 模型上，最后发送标准的 BLE Mesh 消息，用于改变目标设备 Server 模型上的状态或者检索相关信息。
// 获取 BLE Mesh 代理设备客户端配置器
const proxyClientManager = getProxyClientManager({ networkId: 'network_id' })
// 检查周围是否存在可用的代理设备 Server
const hasProxyServer = proxyClientManager.hasProxyServer
if (hasProxyServer) {
// 添加 AppKey 到目标设备
await this.proxyClientManager.addAppKeyToNode({
destination, // 目标设备的单播地址
})
// 绑定 AppKey 到目标设备的 GenericOnOffServer 模型上
await proxyClientManager.bindAppKeyToModel({
destination, // 目标设备的单播地址
modelId: ModelIds.GenericOnOffServer, // 标准 GenericOnOffServer 模型的 modelId
})
// 获取目标设备的 GenericOnOffServer 模型上的开关状态
const resGet = await proxyClientManager.getOnOffStatus({
destination, // 目标设备的单播地址或组播地址
})
console.log(resGet.source, resGet.message.isOn)
// 控制目标设备的 GenericOnOffServer 模型上的开关状态
const resSet = await proxyClientManager.setOnOffStatus({
destination, // 目标设备的单播地址或组播地址
status, // 需要设置的开关状态
})
console.log(resSet.source, resSet.message.isOn)
// 开发者还可以通过自定义 BLE Mesh 消息，发送接收最基础的 opcode 和 parameters ，来实现例如 Vendor Model 的功能。
proxyClientManager.onMessage(({ source, opcode, parameters }) => {
// handle mesh message
})
proxyClientManager.send({
destination, // 目标设备的单播地址或组播地址
opcode, // 操作码
parameters, // 携带参数
})
}