在物聯(lián)網世界中，無線通信技術使越來越多的物聯(lián)網設備能夠相互交互，形成一個龐大的網絡。如今，有許多種協(xié)議正在爭奪市場主導地位。其中，Zigbee 和低功耗藍牙 (BLE) 是為低功耗物聯(lián)網應用打造的兩個標準，因為它們成本低廉且開發(fā)簡單。
然而，它們之間也有一些區(qū)別。在特定情況下，一種協(xié)議可能比另一種更適合。而在一些情況下，將兩者結合起來可能是利用其互補優(yōu)勢的最佳行動方案。接下來，我們將比較和討論物聯(lián)網中常見的BLE 和 ZigBee，以及它們的優(yōu)勢、用例和局限性。
Zigbee和低功耗藍牙（BLE）之間的差異
BLE是一種基于藍牙的協(xié)議，可實現(xiàn)設備之間的短距離通信，并且可以提供比 Zigbee 更快的數(shù)據速率。因此，對于需要傳輸相對大量數(shù)據的物聯(lián)網應用來說，BLE 可能是更好的選擇。
Zigbee則是基于IEEE 802.15.4標準的協(xié)議，更關注網絡的穩(wěn)定性和可靠性。Zigbee支持更多節(jié)點，可以構建更大的網絡，這對于需要連接大量設備的物聯(lián)網應用至關重要，尤其是對穩(wěn)定性有更高要求的項目。
BLE 和 Zigbee 的生態(tài)系統(tǒng)也不同。由于藍牙在智能手機、平板電腦等消費電子產品中的廣泛使用，因此消費電子設備對BLE的支持也更加成熟。另一方面，Zigbee 在家庭自動化中應用更為廣泛，它可以與更多的傳感器和執(zhí)行器配合使用。
| Zigbee | 低功耗藍牙（BLE） | |
| 范圍 | 開闊場地最大 100 米 | 開闊場地最大 150 米 |
| 網絡類型 | LAN（局域網） | 個人局域網 (PAN) |
| 頻率 | 2.4GHz | 2.4 – 2.48GHz |
| 操作系統(tǒng) | 無 | 安卓、Windows、iOS |
| 單元節(jié)點 | 約 65,000 個單元節(jié)點 | 最多 8 個單元節(jié)點，對于 BLE 網格，其節(jié)點數(shù)約為 32,000 個 |
| 發(fā)射功率 | 17.5dBm | 19.5dBm |
| 帶寬 | 5兆赫茲 | 2兆赫茲 |
| 拓撲結構 | 網狀 | 星形和網格 |
| 調制 | 正交相移鍵控（QPSK） | 高斯移頻鍵控(GFSK) |
| 傳輸功率 | <100兆瓦 | <10兆瓦 |
物聯(lián)網中的 Zigbee
Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 規(guī)范的低功耗無線網狀網絡標準。在世界上大多數(shù)國家，Zigbee 使用工業(yè)、科學和醫(yī)療 (ISM) 無線電信道，包括 2.4 GHz。Zigbee 適用于中距離無線控制和監(jiān)控應用中的電池供電設備。
網狀網絡：Zigbee在網狀拓撲網絡上運行。消息通過中間節(jié)點到達遠處的節(jié)點，這意味著來自單個傳感器節(jié)點的數(shù)據會跨一組模式傳輸，直到傳輸?shù)竭_通用Zigbee網關。這樣做的優(yōu)點是網絡覆蓋范圍更大（理論上單個網絡最多可容納 65000 個節(jié)點）和距離遠，但也有多個節(jié)點嘗試通過單個節(jié)點到達網關時由于瓶頸而導致延遲較高的缺點。LAN 局域網：Zigbee 設計用于在中短距離內傳輸數(shù)據。它能夠使用網狀架構網絡在多個設備之間同時共享信息。低帶寬：Zigbee 無線電對功率和帶寬有非常嚴格的限制，適合以小數(shù)據包傳輸數(shù)據。成本效益：Zigbee是Zigbee聯(lián)盟制定的免許可、開放的全球標準，無需任何許可即可實施。因此，Zigbee的成本并不高。合適的應用：對于節(jié)點密度較高的小型項目來說，Zigbee 是一個不錯的選擇。它非常適合物聯(lián)網智能照明系統(tǒng)和家庭自動化。不過，Zigbee并未在大型項目中廣泛采用，因為大量節(jié)點可能同時采用相同的路徑并產生瓶頸。因此，Zigbee 在工業(yè)物聯(lián)網應用（例如高度儀表化的安裝）中仍然相當有限。Zigbee的優(yōu)點
可靠性：Zigbee網狀網絡的一大優(yōu)勢是其“自形成”和“自愈”的特性。如果添加任何節(jié)點，Zigbee 網狀網絡可以自動形成和配置，并修復或替換網絡中任何損壞或禁用的節(jié)點。互操作性：來自不同制造商的Zigbee設備可以無縫通信，有助于Zigbee在物聯(lián)網領域的廣泛接受并降低成本。易于開發(fā)：Zigbee聯(lián)盟于2004年底發(fā)布了官方IEEE 802.15.4-2003 Zigbee規(guī)范，并且該規(guī)范已經經歷了多次修訂。因此，用于開發(fā) Zigbee 的文檔廣泛可用，并且涵蓋了許多不同的用例。路由表、地址解析、安全性、重試和確認均內置于協(xié)議中，從而節(jié)省了大量的工程時間。Zigbee 的局限性
非 IP：Zigbee 不使用 IP 尋址。因此，必須安裝Zigbee 網關來幫助與互聯(lián)網和云服務進行通信。始終通電：大多數(shù)網狀網絡都有這樣的限制，即所有連接的節(jié)點路由或跳躍消息必須始終保持通電，這可能會有點耗電。延遲：由于采用網狀拓撲網絡，Zigbee 網絡的延遲可能比簡單的點對點通信更高。物聯(lián)網用例中的 Zigbee
對于低成本、低功耗的基于物聯(lián)網的家庭自動化網絡，Zigbee 因其互操作性而毫無疑問是最佳選擇。畢竟，Zigbee 的起源是家庭自動化。此外，它還適用于商業(yè)和工業(yè)應用，包括家庭能源監(jiān)控、物聯(lián)網照明、老年家庭監(jiān)控系統(tǒng)等。
智能城市街道照明很好地說明了Zigbee網狀網絡的發(fā)展趨勢，因為它允許借助室外工業(yè)Zigbee傳感器到云網關來遠程控制相當大的設備網絡。
物聯(lián)網中的低功耗藍牙
低功耗藍牙（BLE）是當今物聯(lián)網各個領域中使用最廣泛的通信技術之一。BLE 由藍牙特別興趣小組 (Bluetooth SIG) 創(chuàng)建并推廣。
短距離通信：BLE 主要用于在個域網 (PAN) 上的兩個不同設備之間建立點對點連接。高速傳輸：藍牙的整體覆蓋范圍小于Zigbee，但BLE的數(shù)據速率要高得多。藍牙 5 可以發(fā)送和接收高達 2 Mbps 的數(shù)據，傳輸速率是上一代標準的三倍。互操作性：藍牙 SIG 通過為成員公司留出相當大一部分 UUID 價值空間來協(xié)調設備制造商之間的互操作性，以創(chuàng)建獨特的藍牙應用服務并將分配的 UUID 號碼公開以避免通信沖突，低功耗：BLE代表藍牙低功耗，具有出色的電源管理能力。BLE設備支持低帶寬連接并處理小數(shù)據流，從而使電池可持續(xù)使用數(shù)月甚至數(shù)年。典型的BLE設備包括電池供電的藍牙信標、數(shù)字秤、物聯(lián)網溫濕度傳感器、照明控制器、智能手表等。合適的應用：BLE非常適合在需要在短距離內以較高速率進行持續(xù)數(shù)據傳輸?shù)奈锫?lián)網解決方案中實施。但BLE網絡受到帶寬和物理覆蓋范圍的限制，因此，BLE并不是高密度節(jié)點應用的最佳選擇。使用BLE的優(yōu)點
硬件不太復雜：低功耗藍牙實現(xiàn)了客戶端-服務器架構，通?？梢宰远x硬件以僅實現(xiàn)所需的通信功能。開發(fā)成本低： BLE是一種簡單的協(xié)議，在全球數(shù)十億設備中被廣泛接受和實施，其更大的生態(tài)系統(tǒng)導致BLE SoC的大規(guī)模生產，并且與Zigbee相比進一步降低了IC成本。同時，它支持許多流行的物聯(lián)網操作系統(tǒng)，包括Android、Windows、iOS等，使得開發(fā)BLE嵌入式應用程序和驗證其功能變得更加容易，這將大大降低工程成本和開發(fā)時間。 出色的電源管理：顧名思義，低功耗藍牙是一種經過充分優(yōu)化的協(xié)議，不會消耗大量電量。它可以在數(shù)據匱乏的物聯(lián)網設備中實現(xiàn)，這些設備可以使用紐扣電池長時間運行，一次幾個月都不需要有人值守。使用BLE的限制
點對點通信：BLE是一種點對點協(xié)議。一個BLE設備作為主設備，另一個作為從設備，這可能會導致可擴展性有限和部署成本較高。在典型的BLE連接中，中央設備（例如BLE 網關）和一個或多個外圍設備（例如傳感器或執(zhí)行器）之間通常存在通信。缺乏IP尋址：低功耗藍牙 (BLE) 是與互聯(lián)網協(xié)議 (IP) 不同的協(xié)議，并且 BLE 設備沒有 IP 地址。要將數(shù)據從僅支持 BLE 的設備傳輸?shù)交ヂ?lián)網，需要另一個具有 IP 連接的 BLE 設備來接收此數(shù)據，然后將其轉發(fā)到另一個 IP 設備（或互聯(lián)網）和云解決方案。范圍有限：網絡覆蓋范圍相當有限，這是BLE的核心缺點之一。通常，BLE 無線電無法在最大范圍之外進行通信。對于家庭和辦公室使用場景來說還可以，但對于工業(yè)和農業(yè)監(jiān)控應用來說就不太好了。因此，藍牙遠距離(BluetoothLongRange, BLR) 的發(fā)明是為了以信號傳輸速率的代價顯著增加信號傳輸距離。物聯(lián)網用例中的BLE
家庭自動化已被證明是低功耗藍牙在特定區(qū)域中鏈接對象集合的最佳用例之一。使用BLE功能的流行智能產品包括可穿戴家庭健康監(jiān)測設備、老年家庭監(jiān)測設備和家庭娛樂設備。
BLE 還可以完美地用于室內定位和導航，因為BLE信標可用于確定人員在工廠或停車場內的位置。
另一個重要市場是樓宇自動化或小型商業(yè)環(huán)境中基于 BLE 的照明控制，BLE 非常適合自動化小型基于物聯(lián)網的溫室監(jiān)控系統(tǒng)，但可能不是大型物聯(lián)網系統(tǒng)的最佳選擇。改變溫室中的環(huán)境溫度或照明強度有助于促進植物生長。
物聯(lián)網中的藍牙網狀網絡（Bluetooth Mesh）
Zigbee 是當今最流行的網狀網絡協(xié)議，藍牙 SIG 于 2017 年發(fā)布了類似的藍牙網狀網絡標準，旨在鞏固其在無線技術中的主導地位。
BLE Mesh超越了常規(guī) BLE 協(xié)議的限制，可以在大量設備之間建立穩(wěn)定且靈活的網絡。它允許多對多設備通過多跳連接，實現(xiàn)更廣覆蓋范圍的通信。盡管 BT Mesh 可以容納超過32000個節(jié)點，但由于實際帶寬和物理空間的限制，單個網絡通常僅限于幾百個設備。
BLE Mesh的優(yōu)點
藍牙Mesh用于智能家居中控制照明、窗簾和其他智能設備，也可用于物聯(lián)網遠程監(jiān)控和傳感器網絡，甚至可用于智能樓宇自動化的大型工業(yè)自動化系統(tǒng)和物聯(lián)網照明。
大型物理網絡：由于藍牙網狀網絡設備可以通過多跳相互連接，因此信息可以通過中間節(jié)點傳遞，從而使網絡變得更強大、更廣泛，并且不受任何一個無線電節(jié)點的范圍的限制。信標廣播通信：藍牙Mesh以BLE為基礎，承載了協(xié)議的能力，例如支持信標，可以廣播信標信息，但只有目標設備處理信息，增強隱私性和安全性。低能耗：基于BLE協(xié)議的藍牙Mesh設備通常能耗較低，適合電池供電的設備。此外，網狀網絡節(jié)點的傳輸范圍較短，從而減少了功耗。可靠性：設備可以自動加入網絡、建立連接和傳輸數(shù)據，而無需中央控制器，因為藍牙 LE Mesh 網絡具有自我形成和自我修復的能力。使用BLE Mesh的限制
延遲：MTU 大小（鏈路層最大傳輸單元）是評估性能的重要標準。BLE 具有較小的 MTU 大小，如果較高層協(xié)議或應用打算使用較大的數(shù)據包，這將增加更多延遲并導致性能下降。高度擁塞和大型網絡的網狀路由限制：BLE使用托管泛洪方法來路由網狀數(shù)據包，只有主電源上的節(jié)點才會中繼數(shù)據包。當網絡較小且節(jié)點移動時，這種路由器機制非常有效。但由于我們之前提到的 MTU 大小限制，它可能會面臨更高延遲的一些挑戰(zhàn)。在這種情況下，Zigbee 由于其成熟的路由方法而往往表現(xiàn)更好。IP尋址缺失：為了實現(xiàn)成熟的物聯(lián)網連接和對互聯(lián)網（或云）的控制，需要一個BLE 網狀網關來將 BLE 數(shù)據包轉換為 IP 網絡數(shù)據包，反之亦然。物聯(lián)網用例中的BLE網格
值得一提的是，藍牙網狀網絡技術目前正處于發(fā)展的早期階段，可能會得到增強和修訂。由于大多數(shù)照明設備都可以輕松獲得連續(xù)的主電源，并且路由器節(jié)點需要電源，因此藍牙網狀網絡非常適合控制建筑物中的照明。當由市電供電的藍牙網狀照明控制網絡已經可用時，建立基于 BLE 網狀網絡的傳感器網絡就很簡單。
在物聯(lián)網中結合BLE和Zigbee
Zigbee 和 BLE 都是創(chuàng)建物聯(lián)網設備和應用的絕佳選擇，盡管它們的相似之處多于差異。了解各自的優(yōu)缺點至關重要，但如果 Zigbee 和 BLE 能夠合并以創(chuàng)建更先進、更強大的無線物聯(lián)網網絡，才是我們追求的目標。
因此，選擇藍牙或Zigbee取決于具體的物聯(lián)網應用要求。如果需要高數(shù)據速率和改進的用戶體驗，BLE可能是更好的選擇。如果需要更大的網絡和更高的可靠性，Zigbee 顯然是一個更好的選擇。在某些情況下，這兩種協(xié)議也可以結合使用以獲得更好的性能和功能。
關于Zigbee 與 BLE 的常見問題
1、可以使用智能手機作為藍牙網關嗎？
可以，許多 BLE 應用都是為了使用手機作為網關而構建的。然而，這僅在智能手機在附近時才起作用，并且僅適用于智能手表或健身手環(huán)等可穿戴設備。由于商業(yè)和工業(yè)應用中使用的傳感器經常無人值守，因此智能手機作為網關的實施既困難又昂貴。2、為什么在物聯(lián)網部署中使用網狀拓撲網絡？
物聯(lián)網設備和用例正在所有部門和企業(yè)中快速擴展。隨著這一切的發(fā)生，有必要創(chuàng)建分散的節(jié)點網絡來解決傳統(tǒng)點對點、星形或集線器網絡拓撲帶來的一些問題，其中物聯(lián)網設備必須通過 Wi-Fi 路由器進行交互盡管物理距離很近。
在網狀拓撲中，每個節(jié)點或其中的幾個節(jié)點都轉變?yōu)槁酚善?，除了消耗?shù)據之外，還負責與鄰居共享數(shù)據。這創(chuàng)建了一個由路由器和終端節(jié)點組成的網絡，從而提高了網絡的去中心化性、可擴展性和可靠性。
只要沒有一個節(jié)點距離另一個節(jié)點太遠，每個節(jié)點都會收到指向它的數(shù)據包，并且從網絡中添加或刪除節(jié)點很簡單。同時，網絡中不存在單點故障。單個Mesh網關可以將多個節(jié)點的數(shù)據匯聚到互聯(lián)網上，提高節(jié)點之間的數(shù)據傳輸效率，降低成本。
3、藍牙網狀網絡與 Zigbee 網狀網絡硬件有什么區(qū)別？
由于藍牙網狀網絡非常新，因此可能會存在需要一些時間才能解決的問題。另一方面，技術文檔變得更加全面以及兼容設備進入市場還需要一些時間。隨著技術的成熟，Zigbee的硬件兼容性也得到了提高。Zigbee 專用微控制器和 SoC 已廣泛使用。
資料來源：Dusun
CIBIS峰會
由千家網主辦的2023年第24屆CIBIS筑智能化峰會即將正式拉開帷幕，本屆峰會主題為“智慧連接，‘筑’就未來”， 將攜手全球知名智能化品牌及業(yè)內專家，共同探討物聯(lián)網、AI、云計算、大數(shù)據、IoT、智慧建筑、智能家居、智慧安防等熱點話題與最新技術應用，分享如何利用更知慧、更高效、更安全的智慧連接技術，“筑”就未來美好智慧生活。歡迎建筑智能化行業(yè)同仁報名參會，分享交流！
報名方式
成都站（10月24日）：https://www.huodongxing.com/event/6715336669000
西安站（10月26日）：https://www.huodongxing.com/event/3715335961700
長沙站（11月09日）：https://www.huodongxing.com/event/7715337579900
上海站（11月21日）：https://www.huodongxing.com/event/9715337959000
北京站（12月23日）：https://www.huodongxing.com/event/3715338464800
廣州站（12月07日）：https://www.huodongxing.com/event/6715338767700
更多2023年CIBIS峰會信息，詳見峰會官網：http://summit.qianjia.com/
免責聲明：本網站內容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性，但不保證有關資料的準確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責。本網站對有關資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責任。任何單位或個人認為本網站中的網頁或鏈接內容可能涉嫌侵犯其知識產權或存在不實內容時，應及時向本網站提出書面權利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權屬證明及詳細侵權或不實情況證明。本網站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關文章源頭核實，溝通刪除相關內容或斷開相關鏈接。
