深入对比:ZigBee与蓝牙Mesh的组网能力、稳定性与功耗

亿佰特物联网应用 2024-11-05 16:07:02

ZigBee联盟于2004年底发布了官方IEEE 802.15.4-2003 ZigBee规范,此后该规范经过多次修订,其被广泛视为Wi-Fi和蓝牙设备的替代品。ZigBee非常适合需要小规模带宽的低功耗设备。ZigBee网络在单个网络上最多支持65,000个节点。作为一项开放的全球标准,ZigBee还可在2.4 GHz、900 MHz和868 MHz的未授权频段上运行。目前最新的是ZigBee 3.0协议。

蓝牙Mesh相对较新,蓝牙技术联盟(SIG)于2017年发布了该标准,为用户提供了无需网关即可使用本地智能手机连接的便利,采用洪泛消息中继方法,基于对等。节点之间直接传输信号。由于没有集中式节点,因此消除了单点故障。目前最新的是Mesh 1.1。

ZigBee网络

BLE网络类型(图源:意法半导体)

1、技术成熟度

技术的成熟度之所以重要,有三个原因。首先,所有新技术都有缺陷和问题,需要时间来解决。其次,随着时间的推移,文档会变得更加全面。最后一个原因是兼容硬件需要时间才能上市。

ZigBee的成熟度与蓝牙Mesh相当,但硬件兼容性则是另一回事。目前有许多专用的ZigBee微控制器和SoC(片上系统),但蓝牙Mesh采用的是如今已经广泛使用的BLE硬件,这引出了蓝牙Mesh的第一个亮点。ZigBee和蓝牙Mesh均可在全球2.4GHz频谱中免许可工作,但各种设备都具有BLE功能,因此也具有蓝牙Mesh功能。而ZigBee并非如此,这意味着ZigBee网状网络需要网关才能与大多数其他设备(如智能手机)进行通信。

2、覆盖范围

ZigBee和蓝牙Mesh网络的节点间范围限制相似——根据条件不同,范围从10米到100米不等。但ZigBee可以在网格中支持更多节点,蓝牙Mesh的理论限制为32,000个节点,而ZigBee的理论限制为65,000个节点。这意味着ZigBee网状网络在理论上可以覆盖两倍的区域。但在实践中,在接近达到任一协议支持的最大节点数之前,其他实际问题很可能会限制网络规模。

3、设备功耗

功耗是工程师必须考虑的一个实际问题,特别是当节点由电池供电时。所有充当路由器的ZigBee和蓝牙Mesh节点都必须处于活动状态才能在网格中传输数据。但是,如果两种协议中的终端设备不需要参与网格,它们可以处于休眠状态。处于活动状态时,蓝牙Mesh节点所需的电量低于ZigBee节点。更重要的限制是每个网络的数据速率。在这方面,蓝牙Mesh再次获胜——至少乍一看是这样。它的空中数据速率为1Mbps。ZigBee的空中数据速率为250Kbps。但单凭空中数据速率会产生误导,因为数据在多个节点之间跳跃。数据通过网状网络所遵循的路径决定了数据传输效率。

即使使用单一协议,网状网络架构也会有所不同。节点的物理位置和网络的逻辑结构都决定了架构。ZigBee是可配置的。例如,如果终端设备需要休眠,ZigBee网状网络可以利用靠近终端设备节点集群的多个路由器节点。如果不考虑功耗,则需要的路由器节点要少得多。

4、应用场景

ZigBee最适合短距离连接,例如智能家居环境。它安装简单,并且通过其固有的低功耗使用来延长电池寿命。但是,ZigBee的安全协议不如蓝牙网状网络强大的多层安全措施先进。ZigBee网络可以融入涉及家庭和楼宇自动化、无线传感器网络、数据收集、工业控制系统、嵌入式传感等的应用。蓝牙网状网络主要用于照明和家庭自动化应用。作为洪泛消息网络,蓝牙网状网络是可靠的,但速度/效率可能会受到影响,因为传输必须导航整个网状网络才能成功传递信号。

设备推荐

亿佰特ZigBee无线通信模块及网关有E18、E180、E72、E75等系列,支持ZigBee3.0通信协议,低功耗、高可靠性。部分型号产品集成快捷易用的自组网功能,组网结构灵活、覆盖范围远,化繁为简,大幅简化无线产品复杂的开发过程。

蓝牙模块主要有BLE 4.x/5.x、BLE Mesh、双模蓝牙、音频蓝牙、星闪模块系列,全面覆盖常用应用场合。蓝牙Mesh自组网模块支持SIG Mesh V1.0标准,单网络理论最大可容纳上万节点设备。设备入网后自动记忆网络信息,手机APP可任意节点代理入网,实现Mesh网络远程控制。

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