一篇文章搞懂Zigbee、蓝牙和WiFi

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一、Zigbee

1、简介

ZigBee，是一种低速短距离传输的无线网络协议，底层是采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、可靠、安全。

它来源于蜜蜂的八字舞，蜜蜂（bee）是通过飞翔和“嗡嗡”（zig）抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息。

2、发展历程

3、Zigbee各版本比较

4、Zigbee的优点

• 功耗低。对比经典蓝牙与WiFi，在相同的电量下（两节五号电池）可支持设备使用六个月至两年左右的时间，而经典蓝牙只能工作几周，WiFi仅能工作几小时；
• 成本低。ZigBee免收专利费，传输速率较小且协议简单，这大大降低了ZigBee设备的成本；
• 掉线率低。由于ZigBee的避免碰撞机制，且同时为通信业务的固定带宽预留了专用的时间空隙，使得在数据传输时不会发生竞争和冲突，而自组网的功能让其每个节点模块之间都能建立起联系，接收到的信息可通过每个节点模块间的线路进行传输，使得ZigBee传输信息的可靠性大大提高了；
• 组网能力强；
• 安全保密。ZigBee提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件，并集成了IEEE 802.15.4的安全元素；
• 灵活的工作频段。2.4 GHz（全球），868 MHz（欧洲）及915 MHz（美国）的使用频段均为免执照频段。

二、蓝牙

1、简介

蓝牙技术开始于爱立信在 1994 年创制的方案，该方案旨在研究移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的无线通讯创造一组统一规则（标准化协议），以解决用户间互不兼容的移动电子设备的通信问题，用于替代 RS-232 串口通讯标准。

2、发展历程

3、蓝牙各版本

4、经典蓝牙和低功耗蓝牙

在2010年以前，当我们谈论蓝牙的时候，就是在说经典蓝牙，因为那个时候还没有低功耗蓝牙。经典蓝牙由蓝牙技术联盟（SIG）提出并维护，每次SIG发布一版新的蓝牙规格时，都会指明规格的版本号，蓝牙1.0，2.0，2.1，3.0都是讲经典蓝牙的，里面没有任何关于低功耗蓝牙的描述。打开蓝牙3.0规格书，你会发现经典蓝牙包括BR，EDR和HS(AMP)三种模式。

蓝牙技术最早的规模应用主要是在音频传输上，如蓝牙音箱和蓝牙耳机。但是随着可穿戴设备的兴起，数据传输变成了一种主要的应用。但是原有的经典蓝牙由于功耗较高，并不适合这种应用场景。

2010年，SIG联盟合并了Wibree联盟（Wibree联盟由Nokia和Nordic等创立，旨在为手机周边设备寻找一种更低功耗的无线通信技术），并把Wibree联盟提出的低功耗无线技术重新命名为低功耗蓝牙技术（BLE），从此BLE也成了一种蓝牙技术。相对于经典蓝牙，低功耗蓝牙有传输远、功耗低、延迟低等优势。传输距离方面，经典蓝牙只有 10-100 米，而 BLE 最远能传输 300 米；连接方式上，经典蓝牙只能通过点对点的方式传输，而 BLE 设备能够能通过点对点、广播、Mesh 组网与其他设备相连；在功耗上，两者的差别巨大，低功耗蓝牙运行和待机功耗极低，使用一颗纽扣电池便能连续工作数月甚至数年之久。

经典蓝牙支持音频传输，而低功耗蓝牙主要用在非音频数据传输上。基于这个差距，经典蓝牙和低功耗蓝牙应用场景有所不同。经典蓝牙主要应用在音频传输设备上，而低功耗蓝牙主要用在数据传输领域，尤其是以物联网为主的数据传输。

蓝牙技术联盟(SIG)后续发布的4.1/4.2/5.0，都是同时包含低功耗蓝牙和经典蓝牙的。也就是说蓝牙4.0之后的版本，既包含所谓的经典蓝牙，也包含低功耗蓝牙。

5、蓝牙mesh

蓝牙Mesh技术是适应物联网的发展要求，借鉴了别的无线通讯技术（如Zigbee），而发展起来的一种基于BLE协议的一种应用技术。也就是说，蓝牙Mesh的本质还是BLE，只不过是其一种应用形式。

在蓝牙Mesh之前，蓝牙设备之间的连接方式，只有点对点模式（经典蓝牙BT），点对多点（低功耗蓝牙BLE）这两种形式。这两种连接方式，都不适合智能家居以及工业物联网等领域。相比蓝牙的老对手，Zigbee技术在这方面就有优势得多。Zigbee天然支持mesh组网，可以实现多点对多点的连接，但是由于其传输速率较低，并且需要额外网关连接互联网等限制，Zigbee技术并没有在智能家居领域展现应有的优势以及获取相应的市场地位。而蓝牙缺乏Mesh组网能力，一直以来都是蓝牙技术的一项短板。

于是，2017年7月19日, 蓝牙技术联盟正式宣布，蓝牙(Bluetooth)技术开始全面支持Mesh网状网络。这是一种独立的网络技术，兼容4及5系列蓝牙协议。它把蓝牙设备作为信号中继站，利用低功耗蓝牙广播的方式进行信息收发，可以实现多对多设备通信，从而实现大面积覆盖。这种技术可组节点成百上千，无需网关就可以直接与智能终端通信，满足物联网的连接需求，尤其是在工业物联网、智慧城市、智能建筑等领域具有应用优势。

蓝牙Mesh网络运行于低功耗蓝牙之上并且与蓝牙4.0及以上版本前向兼容， 因此市面上现有的低功耗蓝牙产品都可能通过固件升级(尤其以OTA为主)的方式升级为具有蓝牙Mesh功能的产品。但是否具有升级的可能性，还需要考量多个因素，例如程序存储器(ROM)的容量，内存(RAM)的容量，是否具有OTA升级的功能等等。

目前SIG给出的2021蓝牙市场最新资讯显示，蓝牙设备的年出货量极具韧性并将继续增长。至2025年，蓝牙设备的年出货量将超过60亿。2021年至2025年蓝牙设备出货量复合年增长率将达到10%。

三、WiFi

1、简介

Wi-Fi 是一种允许电子设备连接到无线局域网的技术，通常使用的是 2.4G UHF 或 5G SHF ISM 射频频段，它是由 IEEE 定义的一个无线网络通信的工业标准 ,也被称为是 IEEE802.11

2、发展历程

四、无线通信技术比较