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一文读懂WiFi、蓝牙、ZigBee在MESH组网的优势所在

Author:Shenzhen ALM-IoT Technology Ltd Click: Time:2021-01-15 16:57:47

在向下一代网络演进的过程中,无线是一个不可缺的技术。在物联网领域,ZigBee、蓝牙和 Wi-Fi 是当前主流的无线互联技术,而且这三种技术都可以mesh组网。

 

表面上看mesh的基本原理和无线中继类似,都是通过无线信号连接放大的方式实现WiFi的大面积覆盖,让更多的智能设备实现上网。无线mesh可以与其它网络协同通信,是一个动态的可以不断扩展的网络架构,任意的两个设备均可以保持无线互联。

 

mesh的网络中不仅SSID统一,无线设备还可以自由寻找信号最好的节点去连接,用户手持设备可以在不同节点穿梭时进行无缝切换。就算是某个节点断网的情况下,依旧可以维持运行。在网状拓扑中,一部分无需考虑功耗的设备作为路由节点或中继节点,除了处理自身业务数据外,它们还负责存储并转发数据。这使得路由器和终端节点的网络变得更加分散。精心设计的路由机制和数据收发确认机制使mesh网络可以更加可靠,可扩展。

 

等于mesh网络是对智能设备来说是非常重要的。

 

WiFi的mesh组网就是多路由器组网,一般针对的是房子面积超过120米或者是墙壁多上网体验不好的环境,如果智能设备能直接上WiFi那肯定是最好的,但这样也造成了网络的负担。特别是网络出现不稳定时,对于智能设备就会出现掉线和丢包的状况而影响到设备的使用。


 

对于物联网设备而言,联动控制主要有以下两种方式:

 

1、云端控制:通过网络到达遥控或查看智能设备的状态,让不同协议的产品互相触发,协同工作。在智能家居市场,大家无论走到哪里都能查看家里智能设备的实时状况并且控制,在商业领域,总部也可以千里之外查看现场状况。

 

2、智能套件:通过定制化的智能设备套件,将设备互联的方式直接设定在智能套件设备中。这种方式虽避免了对外部网络的依靠,但其缺点是设备互联方式不灵活,成本高等。

 

如果大家对自家网络足够自信的话,那么第二个要考虑的问题就是功耗。

 

如果设备都是通上电的话,基本上也就不用考虑功耗了,但是比如智能锁、感应计量设备就远离电源,需要独立供电的设备就不能使用WiFi模块。而蓝牙和ZigBee模块都是低功耗、低成本的这是WiFi没法比的。WiFi的优势在于传输数据大,但通常一个路由器只能支持0~50个设备连接。

 

蓝牙mesh和Zigbee是两种最流行的PAN(个人局域网)技术,都支持mesh网络(即网状拓扑)。Zigbee基于IEEE 802.15.4标准,而蓝牙mesh则是SIG开发和发布的基于BLE之上网络技术。

 

蓝牙和ZigBee的mesh路由机制还是有差别的。

 

ZigBee基本是点对点的传输,虽然传输的数据量较小,但延时低,而蓝牙mesh是对所有的设备进行广播,但传输设备少时没有问题,但当在链路上发送大于12个数据包的大小时,由于在网络层执行分包和重组,蓝牙mesh的延迟会更高一些。

 

另外,并非所有节点都中继转发数据包,只有市电电源(不是电池供电)上的那些节点才能充当中继节点(相当于ZigBee的路由节点)。

 

在中国,WiFi、蓝牙和ZigBee都在2.4GHz频段上,在某些国家ZigBee也支持其他频段,因此,彼此当然会有干扰。

 

在传输速率上,BLE 4.2标准速率为1Mbps,而BLE 5.0提高了2倍,通讯速度最高为2Mbps。


Zigbee基于802.15.4,该协议将数据速率限制为最高250Kbps。在传输范围上,理论上,Zigbee基本能做到100米,Zigbee(在2.4GHz)通常比BLE 4.0传输距离更远,但在最新发布的蓝牙5 标准其覆盖范围却能达到300米,所以基于BLE 5.0的蓝牙mesh网络将拥有更远的传输距离。

 

如果不考虑网络,ZigBee在智能家居领域应用已相当成熟,无论是组网能力、连接能力、通信范围、安全性能、功耗水平等均已经接受了市场的检验,被主流厂商所接受,而蓝牙只是在做ZigBee很早之前就开始做的事,后面还有很长的路要走。

 

就生态而言,从公开数据来看,天猫精灵和亚马逊Echo分别占据了国内、国外智能音箱市场的一哥位置,亚马逊选择Zigbee阵营因为海外用户更容易接触到Zigbee产品,根据领先市场调研公司ON World指出Zigbee芯片的销量截止目前已达到5亿个。

 

而天猫精灵生态链选择蓝牙mesh阵营并且在持续扩张,想通过蓝牙mesh技术优势简化设备联网步骤和提高连接数量,弥补WiFi协议的不足。以天猫为代表的蓝牙阵营希望实现不同品牌产品的数据互通,各家的网关始终无法去掉,这会给用户带来很大的困惑。

 

蓝牙 mesh 网络中每个智能家居硬件都可以是相互连接的,也就是说,网络内的智能硬件之间能直接发送指令控制或者联动另一个智能硬件,它更接近我们理想中的「物联网」。

 

别看ZigBee现在阵营庞大,但蓝牙更具有广阔的应用前景,下面重点介绍蓝牙mesh网络不同于其他网状网协议独特的四大优势:

 

1、手机直连

 

大量的消费电子产品尤其是手机中集成了蓝牙的功能,如耳机、音箱、手环、智能手表、蓝牙血糖仪、蓝牙灯泡等都具备蓝牙功能,因此蓝牙能够提供多品牌更广泛的互通性。

 

这是蓝牙独特的地方所在,是当前主流的ZigBee等所望尘莫及的优势。

 

在配网的过程中,手机作为管理者的角色,授权设备即可连入mesh网络,非常简便灵活,同时又确保了蓝牙mesh网络的安全性,并且用手机app对各种设备的控制更加的灵活、直接,大大满足了用户体验感,而ZigBee必须要连上网关或类似于网关的设备才能接入手机。

 

2、低功耗

 

在蓝牙mesh当中有两种设备的特性: 一个是Friend,一个是Low power node。可以保证节点的低功耗性能。比ZigBee等协议的功耗都要低。

 

 

3、广播技术用于定位和导航

 

蓝牙广播技术在mesh中也进行了应用,基于低功耗蓝牙广播技术的资产定位,运动轨迹描述和导航等,都是ZigBee所不具备的特点。从实际应用场景来看,定位和导航服务在物联网的应用中迅猛发展,必然能催生更广泛的应用。

 


蓝牙mesh网络技术是经行业认可且具备全球互通性的无线标准之一。市场经验一再证明,当具备了多品牌间“互联互通”的条件,市场发展会更为繁荣。这个特性也将吸引更多的芯片厂商、智能家居品牌加入进来。

 

蓝奥声科技发展在“星-云-网-端”的网络结构中,最好实现网络和智能设备终端连通的技术还是蓝牙,如果将蓝牙和WiFi的技术融合在一起,更好的实现云端网络和现场操控的有机联合。为了更好的解决智能设备联动问题还研发专利边缘协同感知技术EISC,主要应用于蓝牙同步群控、蓝牙群控调光、蓝牙场景联动等技术。

 

蓝牙mesh网络无疑是后起之秀,支持多对多设备通信,适用于物联网解决方案的开发人员及系统整合商。mesh网络能够让多个、甚至成千上万个装置在稳定、安全的环境下进行传输。它为工业级设备网带来了互通性更广、值得信赖的蓝牙技术生态系统。

 

蓝牙和ZigBee技术在强化自己优点的同时试图弥补自己的不足,蓝牙和ZigBee技术在硬件上的趋同和共享最终受益最大的会是我们的消费者。

 


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