實(shí)測(cè)藍(lán)牙Mesh 1.1的性能更新

藍(lán)牙Mesh 1.1版本中引入了遠(yuǎn)程配置和無線設(shè)備固件更新（OTA DFU）的功能。在這篇技術(shù)博客中，我們通過廣泛部署基于Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）的xG24和xG21無線SoC開發(fā)板的節(jié)點(diǎn)并組成網(wǎng)絡(luò)，來分析在多個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步探索藍(lán)牙Mesh 1.1網(wǎng)絡(luò)的性能，包括網(wǎng)絡(luò)延遲、遠(yuǎn)程配置和OTA, DFU性能的詳細(xì)測(cè)試設(shè)置和結(jié)果等實(shí)用數(shù)據(jù)。

測(cè)試網(wǎng)絡(luò)及條件

測(cè)試環(huán)境是位于布達(dá)佩斯的芯科科技商業(yè)辦公樓，其范圍內(nèi)有Wi-Fi和低功耗藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的無線測(cè)試集群（wireless test clusters）分別部署在走廊、會(huì)議室、辦公室和開放區(qū)域。由于測(cè)試是在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行的，背景噪音一直存在。這些噪音來自員工在辦公室使用的藍(lán)牙/Wi-Fi設(shè)備，以及辦公室的其他測(cè)試臺(tái)。不過，我們還是采取了一些降噪措施。這些測(cè)試是在工作日的晚上和周末進(jìn)行的，目的是消除辦公室的一些噪音。

在位于辦公室的大型網(wǎng)絡(luò)測(cè)試裝置上進(jìn)行了組播延遲（multicast latency）和OTA DFU測(cè)試。總共有43個(gè)盒子分散在地板上，每個(gè)盒子包含4-6個(gè)設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)中自然發(fā)生跳躍的大面積上創(chuàng)建一個(gè)256個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)盒子包含六個(gè)芯科科技的無線入門套件(WSTK)，除了其中的一個(gè)僅包含四個(gè)WSTK。

前27個(gè)盒子有4個(gè)EFR32xG24和2個(gè)無線電板（Wireless Gecko Starter Kit）。盒子28-42號(hào)則有3個(gè)EFR32xG24和3個(gè)EFR32xG21無線電板。43號(hào)箱有4塊EFR32xG24射頻板和1塊EFR32xG21射頻板。辦公室呈矩形，邊長(zhǎng)分別為38米和19米。由于樓梯、電梯、浴室和不同的維護(hù)間，有18.5m * 7.5m的區(qū)域沒有放置設(shè)備。

圖1：網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境的設(shè)置布局

圖2：本實(shí)驗(yàn)在辦公樓里測(cè)試所設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)盒子

延遲測(cè)試和遠(yuǎn)程發(fā)放測(cè)試都是在一個(gè)射頻屏蔽多跳測(cè)試網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的。8個(gè)射頻隔離箱通過SMA和衰減桶（attenuation barrels）連接在一起，每個(gè)隔離箱至少包含一個(gè)EFR32xG24射頻板，用于藍(lán)牙Mesh測(cè)試用例。

我們進(jìn)行了以下幾項(xiàng)主要測(cè)試和分析，以實(shí)際掌握藍(lán)牙Mesh 1.1網(wǎng)絡(luò)的性能。

◆ 延遲測(cè)試（Latency Test）

- 單播測(cè)試（Unicast Test）

- 組播測(cè)試（Multicast Test）

◆ 基于節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)大小的結(jié)果

◆ 單播和多播延遲測(cè)試的推理

- 廣告擴(kuò)展（Advertising Extension）測(cè)試結(jié)果

◆ 遠(yuǎn)程配置測(cè)試（Remote Provisioning Test）

◆ 無線設(shè)備固件更新（OTA DFU Test）

小結(jié)

藍(lán)牙Mesh性能測(cè)試表明，當(dāng)有效載荷包含在單個(gè)數(shù)據(jù)包中時(shí)，延時(shí)非常好。吞吐量結(jié)果表明，延遲可以保持在200毫秒以下，如果有效負(fù)載小于16字節(jié)，甚至可以達(dá)到6跳。

對(duì)于較大的網(wǎng)絡(luò)，隨著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加或數(shù)據(jù)包負(fù)載的增加，延遲也會(huì)增加。與有效負(fù)載大小相比，網(wǎng)絡(luò)大小對(duì)延遲的影響較小，后者可能導(dǎo)致延遲的大幅增加。

在運(yùn)行這些結(jié)果時(shí)，這些網(wǎng)絡(luò)的可靠性大于99%。

為了在藍(lán)牙Mesh應(yīng)用中獲得低延遲和高可靠性：

■ 應(yīng)用程序有效負(fù)載應(yīng)該適合單個(gè)數(shù)據(jù)包

■ 需要多播消息傳遞的應(yīng)用程序不應(yīng)該使用分段消息

后續(xù)測(cè)試注意事項(xiàng)：

本博客中描述的測(cè)試需要后續(xù)測(cè)試來進(jìn)一步定義設(shè)備行為和網(wǎng)絡(luò)操作?？梢詧?zhí)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性測(cè)試，以查看網(wǎng)絡(luò)性能是否會(huì)隨著時(shí)間的推移而下降。應(yīng)注意以下具體事項(xiàng):

● 可以通過在測(cè)試期間將節(jié)點(diǎn)從該網(wǎng)絡(luò)中刪除來添加故障測(cè)試，以評(píng)估恢復(fù)時(shí)間和對(duì)可靠性的影響。

● 應(yīng)該在不同的設(shè)備類型上執(zhí)行測(cè)試，運(yùn)行在片上系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器（NCP）模式下。以前的測(cè)試已經(jīng)揭示了這些操作模式之間的一些差異，因此應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行描述。