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藍牙5.0 VS WiFi 物聯網無線數據傳輸協議

2016-12-26

藍牙技術聯盟宣布啟用藍牙 5.0 可謂是 2016 年物聯網最大的事件之一。雷鋒網此前對藍牙 5.0 的特點做了詳細介紹,包括它驚人的四倍連接距離和兩倍傳輸速度。這樣的巨幅提升,自然有它的戰略意圖—— 與 Wi-Fi 決戰物聯網無線數據傳輸協議的王座。

此前,藍牙與 Wi-Fi 可以說各有千秋:藍牙有更低的功耗、小體積、低成本,適用于幾臺設備之間的短距離數據傳輸;Wi-Fi 的特點是高帶寬、長距離、更多的連接設備數目(不同路由器對連接設備數量有不同上限),適用于大規模、大范圍的數據傳輸和信號覆蓋。

但隨著物聯網的普及,藍牙與 Wi-Fi 相繼升級,雙雙開赴同一個戰場——藍牙升級到 5.0版本,提高了帶寬和傳輸范圍;Wi-Fi 推出 “Wi-Fi HaLow”,降低功耗延長電池續航。明眼人可以看出,這兩者重點升級的方向都是對方所擅長的——這意味著功能定位的重合,毋庸置疑,它們將在消費級和企業級的物聯網市場正面競爭。

家庭物聯網

藍牙 5.0 提升的信號覆蓋范圍——號稱能覆蓋整棟公寓,這已媲美家用 Wi-Fi 路由器的數據傳輸距離,相比較正飛速普及的 5GHz 家用 Wi-Fi 猶有過之,如果僅看這一參數,在家庭物聯網設備的應用上,兩者已正式站在了同一水平線。

需要注意的是,由于藍牙使用 2.4GHz 頻段,為減少信號干擾,更多用戶很可能會選擇 5GHz頻段 Wi-Fi 而不是 2.4GHz。但在傳輸距離上藍牙 5.0 更勝一籌。因此,在未來的家庭物聯網設備中很可能會出現這樣的場景:用戶對數據流量需求大的設備(手機、電腦等)使用 Wi-Fi ,而其余智能家居設備使用藍牙。

當然,這里也會涉及到兩個問題:

使用2.4GHz Wi-Fi 的用戶會因為信號干擾風險棄用藍牙 5.0;

市售各種 Wi-Fi 有信號中繼放大器(或增強器),用戶可以曲線救國,增強 Wi-Fi 信號,覆蓋整戶公寓。來看看藍牙技術聯盟是怎么解決上述問題的:

在藍牙 5.0 發布時,藍牙技術聯盟表示,新版本藍牙有更強的抗干擾能力,尤其是對 Wi-Fi 和 LTE 信號,能在一定程度規避有限空間內的“信號堵塞”。

開發中的物聯網網狀網絡(mesh networking)技術。該技術能使藍牙設備相互作為信號中繼站,把信號傳遞得更遠。

事實上,有了網狀網路,每一個藍牙物聯網設備都相當于其他設備的信號中繼放大器。值得注意的是:

該技術何時商業化不得而知,預計中短期內希望渺茫。

成本未知。這會直接影響到市面上的物聯網設備是否會支持。若大多數都不支持,它的作用也就很小。

網狀網路技術并不局限于藍牙,理論上也可應用于 Wi-Fi 和手機信號。企業端物聯網

消費者領域(家庭)物聯網設備是藍牙 5.0與 Wi-Fi未來的一大戰場,并且勢均力敵。在企業級物聯網市場,藍牙甚至已經取得了先發優勢。

這主要體現在兩方面:

根據第三方機構的市場調查,藍牙已經成為了最受歡迎的物聯網無線協議(如下圖),而Wi-Fi 市場占有率遠遠落后,排在第三位的是專門的物聯網無線標準 Zigbee。

另外,搭載藍牙 5.0 的產品將在 2017 年陸續發布,而針對企業級物聯網市場的 Wi-Fi HaLow ,發布時間最早預計在 2018。

表格 1:各無線傳輸協議在物聯網(紅條)和非物聯網領域(黃條)的應用。紫條為工業領域應用(來源:iot technews)

藍牙目前的領先,主要依靠于它的小體積和能耗優勢。相當多的物聯網設備,比如說傳感器和可穿戴,體積非常小,自身電池容量非常有限,而反復充電對我們人類又是一件非常麻煩的事。藍牙接收器不但體積小,而且比起 Wi-Fi 設備能節省 25% 至一倍的電力——這對于沒有外接電源的小型物聯網設備非常關鍵。

對于此次的藍牙 5.0,藍牙技術聯盟并沒有透露它的能耗。但業內人士大多樂觀預計,它相比現有藍牙 4.2 功耗差別不大,甚至有優化。

在 Wi-Fi 這邊,新的 Wi-Fi HaLow 使用 900 MHz 的信號頻率,大幅降低功耗,并且加入了“睡眠模式”,進一步延長設備續航。另外,更低的頻率也帶來更好的穿墻能力,進一步提升信號覆蓋范圍。可以看出,Wi-Fi HaLow 在物聯網設備上的優勢絲毫不輸于藍牙,若成功普及,勝負之數很可能逆轉。但是,Wi-Fi HaLow 目前有幾項挑戰:

進展緩慢,目前仍在標準制定階段。至于能不能在 2018 年按時發布,仍屬未知。

900 MHz 頻段的數據打包方式比較特別,需要另外一套基礎設施,與現有 Wi-Fi 網絡不兼容。這意味著企業需要更新設備來管理 Wi-Fi HaLow。

在歐洲亞洲澳洲的部分國家, 900 MHz 不對民用領域開放。不過,推出新版本的并不只是 Wi-Fi。其實藍牙早就有了兩個版本:能耗相對高,但效果更好的 “classic”經典版本;還有低能耗的“BLE” 版本——智能手機大多用得這個版本。藍牙 5.0 的適時推出,提供了更優的傳輸速度、距離、能耗與成本的組合。據雷鋒網了解,藍牙 5.0 相當于“BLE” 版本的能耗和經典版本的效果,意味著更出色的能耗比。到底是否如此,尚待產品推出后測試。

因此,在可預期的時間內,藍牙將會繼續領跑物聯網市場。下圖是未來 12 個月內,開發者們預計會采用的無線方案:

表格 2:開發者在未來 12 個月,對采用各無線傳輸協議的預期。物聯網(紅條),非物聯網領域(黃條),工業領域應用(紫條)(來源:iot technews)

雖然藍牙已占得先機,但在長期, Wi-Fi 和藍牙的物聯網勝負之數仍屬未知。到底這場無線傳輸協議世紀爭霸會如何收場,我們拭目以待。


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