УДК 004

Разработка алгоритмов передачи данных по средствам BLE-Mesh

Гарнак Елизавета Александровна – бакалавр Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники»

Аннотация: Целью исследования разработки алгоритмов передачи данных по средствам BLE-meshявляется отсутствие единого алгоритма построения распределенных сетей и передачи данных по ним. В качестве метода исследования были применены различные методы сбора информации и ее обработки. Результатом исследования будет гибридный алгоритм передачи данных внутри распределенной сети.

Ключевые слова: распределенная сеть, mesh- сеть, интернет вещей, автоматизация процессов.

Одним из главных вопросов реализации работы программно аппаратного комплекса являются алгоритмы и принципы передачи данных между устройствами и пользователем. Так как для реализации построения распределенной сети был выбран протокол HWMP необходимой задачей, осталось определение и разработка алгоритмов формирования пакетов для передачи данных по каналу BLE Mesh сети.

Mesh сеть состоит из узлов. Узел это любое устройство, которое функционирует внутри сети. Перед тем как Bluetooth устройство сможет стать узлом системы, оно должно пройти процедуру инициализации. Для того чтобы эта процедура началась ее необходимо инициировать внутри сети. После начала инициализации узел Mesh сети должен отправить приглашение новому устройству, найдя его среди списка неизвестных. Приглашение – это в первую очередь сопряжение между двумя Bluetooth устройствами. Это действие позволит осуществлять обмен данными между двумя доверительными сторонами без ограничений. После получения приглашения, подключаемое устройство начинает процедуру создания ключа сессии. Ключ сессии необходим для защиты передачи данных внутри сети. Этот ключ является временным и будет удален, после окончания процедуры инициализации. Общая схема начала процесса добавления нового устройства в Mesh сеть представлена на рисунке 1.

1

Рисунок 1. Начало процедуры добавления нового узла в Mesh сеть.

Процесс инициализации нового устройства состоит из следующих шагов:

  • приглашение инициализации;
  • создание ключа сессии;
  • получение информации, о новом устройстве используя защиту данных при помощи ключа сессии;
  • аутентификация (процесс подтверждения намерения инициализации в Mesh сети);
  • создание сетевого ключа безопасности;
  • передача общего ключа сети;
  • передача уникального, личного адреса.

Аутентификация может принимать различную форму. На текущий момент времени, предполагается, что процесс инициализации начинает пользователь системы для занесения уникального номера метки в систему.

После того как была определена процедура аутентификации, и успешной инициализации метки в качестве узла сети необходимо было разработать структуру передаваемой посылки, для реализации передачи данных между метками. Для этого необходимо выбрать формат работы устройства и его посылок. Есть два основных типа – подтверждаемые и неподтверждаемые.

Неподтверждаемые сообщения применяются для рассылки информации, которая не требует ответа от адресата. Такие сообщения могут являться системными и не нести никакой информации касаемо объекта наблюдения или контроля. Системные сообщения предназначены для корректировки работоспособности беспроводной сети. Поэтому такой тип сообщений практически не нагружает сеть и существенно не влияет на общее энергопотребление системы в целом.

Другим типом сообщений являются – подтверждаемые. Такие сообщения требуют от адресата ответной реакции на полученную информацию. Такой тип применяется для повышения надежности доставки данных или для получения запрашиваемой информации. 

Для того чтобы сообщения доставлялись в требуемое место, оно включает в себя информацию об адресате. Поэтому каждый узел сети имеет свой уникальный идентификатор или адрес.

Для максимальной эффективности разрабатываемого комплекса, было решено использовать гибридную систему с подтверждаемыми и неподтверждаемыми посылками.

Неподтверждаемые посылки применяются в разрабатываемом программно аппаратном комплексе для построения маршрута до искомого объекта, а подтверждаемые, для его поиска в общей сети. Подтверждаемые посылки отправляются лишь в том случае, когда происходит поиск конкретной метки.

Список литературы

  1. Википедия: [сайт]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ячеистая_топология. (дата обращения: 13.05.2023).
  2. Bluetooth [сайт]. URL: https://www.bluetooth.com/learn-about-bluetooth/feature-enhancements/mesh/ (дата обращения: 13.05.2023).

Интересная статья? Поделись ей с другими: