連接物聯(lián)網(wǎng)：Wi-Fi HaLow與藍(lán)牙對比

如今，物聯(lián)網(wǎng)幾乎與每個行業(yè)都息息相關(guān)，是IT類增長最快的領(lǐng)域之一。去年，物聯(lián)網(wǎng)的消費高達(dá)3003億美元，預(yù)計到2026年將達(dá)到6505億美元。隨著物聯(lián)網(wǎng)成為成為我們生活中不可或缺的一部分，企業(yè)必須了解如何支持這個隨新時代而來的不斷增長的連接需求。并非所有的無線連接都是相同的首先要注意的是，并非所有的無線連接都是相同的。Wi-FiHaLow融合了IEEE802.11ah，是IEEE802.11系列中最新的Wi-Fi協(xié)議之一，專為滿足物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的獨特需求而設(shè)計。Wi-FiHaLow為物聯(lián)網(wǎng)無線連接提供了一種更全面的方法，讓消費者獲得所期望的Wi-Fi的所有優(yōu)勢，同時連接范圍增加，并為連接到同一接入點的成千上萬的設(shè)備大幅降低功耗。與其他Wi-Fi技術(shù)一樣，Wi-FiHaLow也具有多廠商的互操作性，在不中斷現(xiàn)有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的情況下輕松設(shè)置，并具有最新的Wi-Fi安全性。藍(lán)牙的效果如何？藍(lán)牙是一種常用的無線個人局域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）協(xié)議，用于許多消費設(shè)備，如智能手機、無線耳機和便攜式揚聲器等短距離通信的便攜式揚聲器。藍(lán)牙不太支持依賴于遠(yuǎn)距離連接的大量低功耗設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)用例。藍(lán)牙具有兩個獨立的版本：經(jīng)典藍(lán)牙（BluetoothClassic）和低功耗藍(lán)牙（BLE，或藍(lán)牙4.0）。概覽：Wi-FiHaLow與藍(lán)牙比較下表列出了Wi-FiHaLow與藍(lán)牙的比較，顯示了兩種協(xié)議的各自特點。藍(lán)牙Wi-FiHaLow范圍經(jīng)典：50米BLE和V4：最高100米BLE5：最高400米1

公里容量（接入點）經(jīng)典：4-5臺設(shè)備BLE：20臺設(shè)備8,000

多臺設(shè)備安全性經(jīng)典：一般BLE：良好卓越能源效率經(jīng)典：

一般BLE：高高射頻穿透力一般卓越互操作性免許可且可互操作。經(jīng)典和BLE彼此不兼容免許可且可互操作數(shù)據(jù)速率經(jīng)典：3MbpsBLE：1MbpsBLE5.0：125kbps-2Mbps150Kbps

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347Mbps連接范圍與使用20MHz到160MHz信道的Wi-Fi4、Wi-Fi5和Wi-Fi6不同，Wi-FiHaLow在1GHz以下的頻段運行，信道較窄（從1MHz到16MHz）。Wi-FiHaLow的射頻頻率較低，在850MHz和950MHz之間（與Wi-Fi4或Wi-Fi6的2.4GHz或5GHz相比），范圍優(yōu)化的調(diào)制和編碼方案使Wi-FiHaLow設(shè)備的連接距離超過1公里2。相比之下，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)在2.4GHzISM頻段運行，在沒有障礙物的情況下，可以支持最遠(yuǎn)約100米的室外范圍。然而，大多數(shù)支持藍(lán)牙的設(shè)備在室內(nèi)較短的范圍內(nèi)運行，一般為9-12米。最新的藍(lán)牙5.0版本可以在遠(yuǎn)距離模式（最大400米）下運行，即編碼PHY，允許藍(lán)牙連接的范圍甚至超過室外無障礙物的1公里，但數(shù)據(jù)速率低至固定的125Kbps。無線協(xié)議的實際范圍，也取決于設(shè)備間的物理屏障或障礙物。作為sub-1GHz的協(xié)議，Wi-FiHaLow提供了卓越的穿透力，無論障礙物的材料是玻璃、木材、金屬網(wǎng)還是混凝土。相比之下，2.4GHz頻段的藍(lán)牙信號比Wi-FiHaLow信號衰減更大，更容易被障礙物阻擋。容量單個Wi-FiHaLow接入點（AP）可以處理數(shù)千臺連接設(shè)備。這種能力是處理大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵功能，用于在商業(yè)建筑、工廠和其他工業(yè)應(yīng)用的大規(guī)模部署。在家居環(huán)境中，單個Wi-FiHaLow接入點可以輕松擴展以滿足常規(guī)家庭的物聯(lián)網(wǎng)需求。雖然標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙連接的標(biāo)稱容量高達(dá)7臺設(shè)備，但實際容量往往在3-4臺設(shè)備之間。BLE容量稍大一些，但也不是很大。一臺中央BLE設(shè)備的實際限制是大約20臺設(shè)備。因此，BLE需要網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)來處理更多的設(shè)備。藍(lán)牙網(wǎng)格的開發(fā)就是為了滿足這一需求，讓大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)成為可能，數(shù)百甚至數(shù)千臺藍(lán)牙設(shè)備可以相互通信。

然而，藍(lán)牙網(wǎng)狀數(shù)據(jù)包的有效載荷很小，只有11個字節(jié)，必須分段來發(fā)送較大的數(shù)據(jù)包，而且數(shù)據(jù)包的大小和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù)，會對數(shù)據(jù)包延遲產(chǎn)生不利影響3。保持連接安全作為IEEE802.11Wi-Fi協(xié)議，Wi-FiHaLow遵循全球公認(rèn)的安全物聯(lián)網(wǎng)身份驗證和通信標(biāo)準(zhǔn)。Wi-FiHaLow支持最新的Wi-Fi認(rèn)證要求（WPA3）和空中傳送（OTA）的AES加密，其數(shù)據(jù)傳輸率能夠?qū)崿F(xiàn)安全的OTA固件升級。盡管藍(lán)牙本身最初“并不打算成為一種安全協(xié)議”，但最近也提高了安全性。

例如，BLE現(xiàn)在支持AES-CCM加密和128位加密。

此外，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（BluetoothSpecialInterestGroup，簡稱SIG）會繼續(xù)監(jiān)控和改進藍(lán)牙安全功能。藍(lán)牙與Wi-FiHaLow的能效Wi-FiHaLow旨在滿足傳感器、音頻和視頻應(yīng)用等一系列物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗需求。Wi-FiHaLow提供了最節(jié)能的連接選項之一，使用的功率僅為其他Wi-Fi版本的一小部分。經(jīng)典藍(lán)牙主要用于音頻應(yīng)用，可以傳輸較大的文件，如靜止圖像或低速視頻，與Wi-Fi4、Wi-Fi5或Wi-Fi6相比，仍然相對節(jié)能。BLE比經(jīng)典藍(lán)牙更節(jié)能，專為傳感器應(yīng)用和LE音頻設(shè)計，功耗比Wi-Fi4、Wi-Fi5或Wi-Fi6低十倍。連接互通性Wi-FiHaLow使用免許可和類許可的1GHz以下頻段，范圍從850MHz到950MHz。如果供應(yīng)商的Wi-FiHaLow產(chǎn)品獲得Wi-Fi聯(lián)盟認(rèn)證，將與其他支持Wi-FiHaLow的產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)交互操作。值得注意的是，Wi-FiHaLow和其他Wi-Fi版本（Wi-Fi4、Wi-Fi5、Wi-Fi6）都是IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的一部分，在不同的射頻頻段上運行，使他們可以共存而不影響射頻性能。這對于旨在利用Wi-FiHaLow的遠(yuǎn)程、卓越的穿透性和能源效率獨特優(yōu)勢的網(wǎng)絡(luò)來說是一個關(guān)鍵優(yōu)勢。

藍(lán)牙同樣使用免許可的2.4GHz頻段，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟也提供了某種資格認(rèn)證，然而經(jīng)典藍(lán)牙和BLE并不兼容，這意味著手機等設(shè)備通常會安裝這兩個版本，以便與同一頻段的不同終端藍(lán)牙設(shè)備通信。

數(shù)據(jù)速率比較Wi-FiHaLow提供一系列非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)速率，例如，從使用MCS10與BPSK調(diào)制的150Kbps，到使用MCS9的最高速率4.4Mbps，其中單個空間流處于1MHz的最窄帶寬。在8MHz操作信道中，單流Wi-FiHaLow接入點可以支持各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從以低至150Kbps的速率發(fā)送1兆赫數(shù)據(jù)包極低功率傳感器，到以高達(dá)43Mbps的速率發(fā)送8兆赫數(shù)據(jù)包。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)吞吐量則低得多——只是Wi-FiHaLow最高速度的一小部分。經(jīng)典藍(lán)牙支持最達(dá)3Mbps的速度，而BLE只提供約1Mbps的速