连接物联网: Wi-Fi HaLow与蓝牙对比
如今,物联网几乎与每个行业都息息相关,是IT类增长最快的领域之一。去年,物联网的消费高达3003亿美元,预计到2026年将达到6505亿美元。
随着物联网成为成为我们生活中不可或缺的一部分,企业必须了解如何支持这个随新时代而来的不断增长的连接需求。
并非所有的无线连接都是相同的
【资料图】
首先要注意的是,并非所有的无线连接都是相同的。Wi-Fi HaLow融合了IEEE 802.11ah,是IEEE 802.11系列中最新的Wi-Fi协议之一,专为满足物联网环境的独特需求而设计1。
Wi-Fi HaLow为物联网无线连接提供了一种更全面的方法,让消费者获得所期望的Wi-Fi的所有优势,同时连接范围增加,并为连接到同一接入点的成千上万的设备大幅降低功耗。与其他Wi-Fi技术一样,Wi-Fi HaLow也具有多厂商的互操作性,在不中断现有Wi-Fi网络的情况下轻松设置,并具有最新的Wi-Fi安全性。
蓝牙的效果如何?
蓝牙是一种常用的无线个人局域网络(WPAN)协议,用于许多消费设备,如智能手机、无线耳机和便携式扬声器等短距离通信的便携式扬声器。蓝牙不太支持依赖于远距离连接的大量低功耗设备的物联网用例。蓝牙具有两个独立的版本:经典蓝牙(Bluetooth Classic)和低功耗蓝牙(BLE,或蓝牙4.0)。
概览: Wi-Fi HaLow与蓝牙比较
下表列出了Wi-Fi HaLow与蓝牙的比较,显示了两种协议的各自特点。
连接范围
与使用20MHz到160MHz信道的Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6不同,Wi-Fi HaLow在1GHz以下的频段运行,信道较窄(从1MHz到16MHz)。Wi-Fi HaLow的射频频率较低,在850 MHz和950 MHz之间(与Wi-Fi 4或Wi-Fi 6的2.4 GHz或5GHz相比),范围优化的调制和编码方案使Wi-Fi HaLow设备的连接距离超过1公里2。
相比之下,蓝牙标准在2.4GHz ISM频段运行,在没有障碍物的情况下,可以支持最远约100米的室外范围。然而,大多数支持蓝牙的设备在室内较短的范围内运行,一般为9-12米。最新的蓝牙5.0版本可以在远距离模式(最大400米)下运行,即编码PHY,允许蓝牙连接的范围甚至超过室外无障碍物的1公里,但数据速率低至固定的125Kbps。
无线协议的实际范围,也取决于设备间的物理屏障或障碍物。作为sub-1 GHz的协议,Wi-Fi HaLow提供了卓越的穿透力,无论障碍物的材料是玻璃、木材、金属网还是混凝土。相比之下,2.4 GHz频段的蓝牙信号比Wi-Fi HaLow信号衰减更大,更容易被障碍物阻挡。
容量
单个Wi-Fi HaLow接入点(AP)可以处理数千台连接设备。这种能力是处理大量物联网设备的关键功能,用于在商业建筑、工厂和其他工业应用的大规模部署。在家居环境中,单个Wi-Fi HaLow 接入点可以轻松扩展以满足常规家庭的物联网需求。
虽然标准蓝牙连接的标称容量高达7台设备,但实际容量往往在3-4台设备之间。BLE容量稍大一些,但也不是很大。一台中央BLE设备的实际限制是大约20台设备。因此,BLE需要网状网络来处理更多的设备。蓝牙网格的开发就是为了满足这一需求,让大规模网络的开发成为可能,数百甚至数千台蓝牙设备可以相互通信。然而,蓝牙网状数据包的有效载荷很小,只有11个字节,必须分段来发送较大的数据包,而且数据包的大小和网状网络的跳数,会对数据包延迟产生不利影响3。
保持连接安全
作为 IEEE 802.11 Wi-Fi 协议,Wi-Fi HaLow 遵循全球公认的安全物联网身份验证和通信标准。Wi-Fi HaLow支持最新的Wi-Fi认证要求(WPA3)和空中传送(OTA)的AES加密,其数据传输率能够实现安全的OTA固件升级。
尽管蓝牙本身最初“并不打算成为一种安全协议”,但最近也提高了安全性。例如,BLE 现在支持 AES-CCM 加密和 128 位加密。此外,蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group ,简称SIG)会继续监控和改进蓝牙安全功能。
蓝牙与Wi-Fi HaLow的能效
Wi-Fi HaLow旨在满足传感器、音频和视频应用等一系列物联网应用的低功耗需求。Wi-Fi HaLow提供了最节能的连接选项之一,使用的功率仅为其他Wi-Fi版本的一小部分。
经典蓝牙主要用于音频应用,可以传输较大的文件,如静止图像或低速视频,与Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6相比,仍然相对节能。BLE比经典蓝牙更节能,专为传感器应用和LE音频设计,功耗比Wi-Fi 4、Wi-Fi 5或Wi-Fi 6低十倍。
连接互通性
Wi-Fi HaLow使用免许可和类许可的1GHz以下频段,范围从850 MHz到950 MHz。如果供应商的Wi-Fi HaLow产品获得Wi-Fi联盟认证,将与其他支持Wi-Fi HaLow的产品和网络交互操作。
值得注意的是,Wi-Fi HaLow和其他Wi-Fi版本(Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6)都是IEEE 802.11标准的一部分,在不同的射频频段上运行,使他们可以共存而不影响射频性能。这对于旨在利用Wi-Fi HaLow的远程、卓越的穿透性和能源效率独特优势的网络来说是一个关键优势。
蓝牙同样使用免许可的2.4GHz频段,蓝牙技术联盟也提供了某种资格认证,然而经典蓝牙和BLE并不兼容,这意味着手机等设备通常会安装这两个版本,以便与同一频段的不同终端蓝牙设备通信。
数据速率比较
Wi-Fi HaLow提供一系列非常适合物联网设备的数据速率,例如,从使用MCS 10与BPSK调制的150 Kbps,到使用MCS 9的最高速率4.4 Mbps,其中单个空间流处于1MHz的最窄带宽。在8MHz操作信道中,单流Wi-Fi HaLow 接入点可以支持各种物联网设备,从以低至150Kbps的速率发送1兆赫数据包极低功率传感器,到以高达43Mbps的速率发送8兆赫数据包。
蓝牙的数据吞吐量则低得多——只是Wi-Fi HaLow最高速度的一小部分。经典蓝牙支持最达3 Mbps的速度,而BLE只提供约1 Mbps的速度(如果使用蓝牙5,最高可达2 Mbps)。
结论
尽管许多人认为经典蓝牙是当今无线音频领域不可或缺的协议,但蓝牙并不能为各种远距离、高容量、低功耗的物联网网络提供全面的解决方案。
如果某个网络需要安全、节能、大规模连接,Wi-Fi HaLow将为您的物联网网络的各种要求提供最佳的整体解决方案。
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