實測藍牙Mesh 1.1的性能更新

藍牙Mesh 1.1版本中引入了遠程配置和無線設備固件更新（OTA DFU）的功能。在這篇技術博客中，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)點并組成網絡，來分析在多個測試節(jié)點上進行的一系列實驗結果，進一步探索藍牙Mesh 1.1網絡的性能，包括網絡延遲、遠程配置和OTA, DFU性能的詳細測試設置和結果等實用數(shù)據(jù)。

測試網絡及條件

測試環(huán)境是位于布達佩斯的芯科科技商業(yè)辦公樓，其范圍內有Wi-Fi和低功耗藍牙網絡，本實驗相關的無線測試集群（wireless test clusters）分別部署在走廊、會議室、辦公室和開放區(qū)域。由于測試是在真實環(huán)境中進行的，背景噪音一直存在。這些噪音來自員工在辦公室使用的藍牙/Wi-Fi設備，以及辦公室的其他測試臺。不過，我們還是采取了一些降噪措施。這些測試是在工作日的晚上和周末進行的，目的是消除辦公室的一些噪音。

在位于辦公室的大型網絡測試裝置上進行了組播延遲（multicast latency）和OTA DFU測試?？偣灿?3個盒子分散在地板上，每個盒子包含4-6個設備，在網絡中自然發(fā)生跳躍的大面積上創(chuàng)建一個256個節(jié)點的網絡。每個盒子包含六個芯科科技的無線入門套件(WSTK)，除了其中的一個僅包含四個WSTK。

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

圖1：網絡測試環(huán)境的設置布局

圖2：本實驗在辦公樓里測試所設置的網絡盒子

延遲測試和遠程發(fā)放測試都是在一個射頻屏蔽多跳測試網絡上進行的。8個射頻隔離箱通過SMA和衰減桶（attenuation barrels）連接在一起，每個隔離箱至少包含一個EFR32xG24射頻板，用于藍牙Mesh測試用例。

我們進行了以下幾項主要測試和分析，以實際掌握藍牙Mesh 1.1網絡的性能。

◆ 延遲測試（Latency Test）

- 單播測試（Unicast Test）

- 組播測試（Multicast Test）

◆ 基于節(jié)點網絡大小的結果

◆ 單播和多播延遲測試的推理

- 廣告擴展（Advertising Extension）測試結果

◆ 遠程配置測試（Remote Provisioning Test）

◆ 無線設備固件更新（OTA DFU Test）

小結

藍牙Mesh性能測試表明，當有效載荷包含在單個數(shù)據(jù)包中時，延時非常好。吞吐量結果表明，延遲可以保持在200毫秒以下，如果有效負載小于16字節(jié)，甚至可以達到6跳。

對于較大的網絡，隨著網絡中節(jié)點數(shù)量的增加或數(shù)據(jù)包負載的增加，延遲也會增加。與有效負載大小相比，網絡大小對延遲的影響較小，后者可能導致延遲的大幅增加。

在運行這些結果時，這些網絡的可靠性大于99%。

為了在藍牙Mesh應用中獲得低延遲和高可靠性：

■ 應用程序有效負載應該適合單個數(shù)據(jù)包

■ 需要多播消息傳遞的應用程序不應該使用分段消息

后續(xù)測試注意事項：

本博客中描述的測試需要后續(xù)測試來進一步定義設備行為和網絡操作?？梢詧?zhí)行長時間運行的穩(wěn)定性測試，以查看網絡性能是否會隨著時間的推移而下降。應注意以下具體事項:

● 可以通過在測試期間將節(jié)點從該網絡中刪除來添加故障測試，以評估恢復時間和對可靠性的影響。

● 應該在不同的設備類型上執(zhí)行測試，運行在片上系統(tǒng)和網絡協(xié)處理器（NCP）模式下。以前的測試已經揭示了這些操作模式之間的一些差異，因此應該進一步對其進行描述。