功耗1/10覆蓋旗鼓相當(dāng) 藍(lán)牙Mesh想侵占Wi-Fi

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作者:鄭偉

2017-09-21 10:09:36

摘自:中關(guān)村在線

以十分之一的功耗、旗鼓相當(dāng)?shù)母采w力,藍(lán)牙在23歲的時(shí)候又開(kāi)始向Wi-Fi發(fā)出了PK信號(hào)。由此可以看出,在信號(hào)覆蓋拓展與低功耗連接等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中,藍(lán)牙Mesh將可以和Wi-Fi一較高下。

以十分之一的功耗、旗鼓相當(dāng)?shù)母采w力,藍(lán)牙在23歲的時(shí)候又開(kāi)始向Wi-Fi發(fā)出了PK信號(hào)。作為一項(xiàng)全球通用無(wú)線標(biāo)準(zhǔn),在2017年7月下旬正式推出藍(lán)牙Mesh,將其定位成為包括智能樓宇和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的各大新領(lǐng)域及新應(yīng)用的主流低功耗無(wú)線通信技術(shù)。Mesh功能不僅可提供多對(duì)多的設(shè)備傳輸,還特別提高了構(gòu)建大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋的通信效能,適用于需要為數(shù)以萬(wàn)計(jì)設(shè)備連通交互的物聯(lián)網(wǎng)解決方案,更在一定程度上開(kāi)始侵占原本屬于Wi-Fi的地盤(pán)。

功耗1/10覆蓋旗鼓相當(dāng) 藍(lán)牙Mesh想侵占Wi-Fi

  藍(lán)牙Mesh憑什么PK Wi-Fi

那么藍(lán)牙Mesh憑什么PK Wi-Fi呢?在筆者看來(lái)不外乎兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):覆蓋擴(kuò)展性和低功耗。

在傳統(tǒng)定義上,Wi-Fi被認(rèn)為是消除LAN(局域網(wǎng))上的網(wǎng)線而生。藍(lán)牙則是設(shè)計(jì)用于計(jì)算設(shè)備(筆記本電腦、智能手機(jī))和各種外設(shè)(如鍵盤(pán)和耳機(jī))之間創(chuàng)建個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(PAN)的,因此通常覆蓋距離比Wi-Fi更短。不過(guò)隨著藍(lán)牙版本的持續(xù)演進(jìn),到了藍(lán)牙Mesh階段,在無(wú)遮擋環(huán)境下一個(gè)最新版的藍(lán)牙單節(jié)點(diǎn)信號(hào)覆蓋距離甚至可提升到300米左右(已同Wi-Fi的覆蓋范圍相當(dāng))。

然而藍(lán)牙Mesh畢竟是一項(xiàng)基于低功耗藍(lán)牙(BLE)協(xié)議的技術(shù),常規(guī)設(shè)備的覆蓋一般還達(dá)不到那么遠(yuǎn),不過(guò)在單一網(wǎng)絡(luò)中藍(lán)牙Mesh可拓展多達(dá)32000個(gè)節(jié)點(diǎn)連接。這就讓藍(lán)牙Mesh非常適合在安裝了高密度照明以及大量物聯(lián)網(wǎng)傳感器的商用或工業(yè)環(huán)境中使用。

功耗1/10覆蓋旗鼓相當(dāng) 藍(lán)牙Mesh想侵占Wi-Fi

  藍(lán)牙Mesh基于低功耗藍(lán)牙(BLE)協(xié)議

此外,藍(lán)牙Mesh具有自愈能力,可通過(guò)控制信號(hào)的發(fā)送接收進(jìn)行多路徑傳輸,有效降低網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)出現(xiàn)單點(diǎn)故障導(dǎo)致信號(hào)中斷的風(fēng)險(xiǎn)。其支持受控的網(wǎng)絡(luò)泛洪中繼架構(gòu),固有的多路徑和自愈特性等等都能確??煽康男畔鬟f。而支持Mesh的藍(lán)牙設(shè)備還可自我檢測(cè)狀態(tài)并回報(bào)異常,方便設(shè)備的維護(hù)管理。

除了覆蓋,藍(lán)牙Mesh在功耗上也要優(yōu)于Wi-Fi的表現(xiàn)。一個(gè)藍(lán)牙Mesh節(jié)點(diǎn)的傳輸功耗要小于10mW,而一個(gè)Wi-Fi節(jié)點(diǎn)(如AP)的傳輸功耗則最少也要100mW,甚至更大。藍(lán)牙Mesh支持自動(dòng)休眠,想想一個(gè)由小型紐扣電池供電的溫度傳感器。每當(dāng)溫度高于或低于配置的上限和下限閾值時(shí),它每分鐘會(huì)發(fā)送一次溫度數(shù)據(jù)。如果溫度維持在上下閾值內(nèi),則不發(fā)送消息。以上操作容易實(shí)現(xiàn),因此能夠進(jìn)一步降低設(shè)備的功耗。

由此可以看出,在信號(hào)覆蓋拓展與低功耗連接等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中,藍(lán)牙Mesh將可以和Wi-Fi一較高下。

不過(guò)需要注意的是,由于藍(lán)牙Mesh是基于低功耗藍(lán)牙(BLE)協(xié)議的技術(shù),因此傳輸速率是其一大軟肋,最大僅為2Mbps左右,尚無(wú)法同千兆級(jí)別的Wi-Fi相提并論。但是相對(duì)的,雖然Wi-Fi傳輸較高,但其設(shè)備的CPU功率也很高,而且一般都要外接常規(guī)電源才能保證長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行。這讓藍(lán)牙Mesh更適合滿足日漸高漲的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用趨勢(shì)。

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  藍(lán)牙m(xù)esh與Wi-Fi參數(shù)對(duì)比

為了強(qiáng)化通信安全,藍(lán)牙協(xié)議在設(shè)計(jì)之初就已考慮到安全問(wèn)題,通過(guò)創(chuàng)建獨(dú)立的鏈路密鑰來(lái)加密藍(lán)牙配對(duì)后的交換數(shù)據(jù)。在藍(lán)牙2.1版本之后更引入了256位的橢圓曲線加密,并選用極大的隨機(jī)數(shù)做種子,讓鏈路密鑰的變化可能,獲得指數(shù)級(jí)提升。

功耗1/10覆蓋旗鼓相當(dāng) 藍(lán)牙Mesh想侵占Wi-Fi

  對(duì)于未來(lái)主推的藍(lán)牙Mesh采用了多層面安全防護(hù)

藍(lán)牙Mesh還支持多層面安全防護(hù),不僅在網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用層上也有加密和認(rèn)證的防御機(jī)制,網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都無(wú)需讀取消息內(nèi)容,就能對(duì)其進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)。此外,每個(gè)Mesh封包都會(huì)進(jìn)行模糊化處理,去掉消息中的任何識(shí)別信息,防止對(duì)Mesh節(jié)點(diǎn)設(shè)備的追蹤。

雖然近期藍(lán)牙曝出了不少漏洞,但并不是藍(lán)牙協(xié)議本身的漏洞,而是各個(gè)操作系統(tǒng)對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧的接口實(shí)現(xiàn)上出現(xiàn)了問(wèn)題。這顯然與設(shè)備供應(yīng)商的具體應(yīng)用有直接關(guān)系,不過(guò)鑒于涉及到大量的主流操作系統(tǒng),如Android、iOS、Windows以及Linux等等,因此其危害性仍不容小覷。安全專家建議,企業(yè)應(yīng)盡快從相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商處索取漏洞補(bǔ)丁,以確保藍(lán)牙設(shè)備的數(shù)據(jù)交互安全。

從上面可以看出,藍(lán)牙Mesh將可在覆蓋面積與低功耗方面同Wi-Fi一爭(zhēng)長(zhǎng)短。那么藍(lán)牙Mesh能夠替代Wi-Fi么?并不能。不過(guò)在下面的一些應(yīng)用場(chǎng)景中,藍(lán)牙Mesh卻能夠顯示出自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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  藍(lán)牙Mesh適合智能家居以及智能辦公室的樓宇自動(dòng)化場(chǎng)景

首先,在能家居以及智能辦公室的樓宇自動(dòng)化場(chǎng)景。借助藍(lán)牙Mesh技術(shù)可將先進(jìn)的樓宇控制和自動(dòng)化系統(tǒng)用于照明、供暖和制冷以及安全,能讓家庭和辦公室變得更加智能化。預(yù)計(jì)到2022年,智能樓宇相關(guān)的藍(lán)牙設(shè)備年出貨量將達(dá)到11億臺(tái)。

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  藍(lán)牙在的智能樓宇市場(chǎng)潛力巨大

其次,在工業(yè)工廠環(huán)境里的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。為了提高效率,許多制造商公司正在尋求在昂貴的設(shè)備上擴(kuò)大對(duì)傳感器的使用,通過(guò)部署更多的無(wú)線傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)溫度、振動(dòng)、濕度等數(shù)據(jù),進(jìn)而讓企業(yè)可以更好地預(yù)測(cè)需要維護(hù)的時(shí)間,減少機(jī)器宕機(jī)等突發(fā)狀況。

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  藍(lán)牙Mesh適合工廠無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

還有,在大型復(fù)雜建筑環(huán)境內(nèi)的資產(chǎn)跟蹤方面。例如,一些醫(yī)院正在尋求能夠在整個(gè)建筑設(shè)施中更好地追蹤昂貴移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備的方法,而藍(lán)牙Mesh顯然能夠提供一個(gè)恰當(dāng)?shù)倪B網(wǎng)與定位解決方案。

功耗1/10覆蓋旗鼓相當(dāng) 藍(lán)牙Mesh想侵占Wi-Fi

  藍(lán)牙Mesh適合對(duì)大型復(fù)雜建筑環(huán)境內(nèi)的資產(chǎn)跟蹤

結(jié)語(yǔ)

功耗1/10覆蓋旗鼓相當(dāng) 藍(lán)牙Mesh想侵占Wi-Fi

通過(guò)對(duì)比可以看出,現(xiàn)階段藍(lán)牙Mesh與Wi-Fi兩者仍是互補(bǔ)關(guān)系,無(wú)法進(jìn)行替代。而且需要看到,雖然藍(lán)牙的系統(tǒng)集成商多達(dá)2、3萬(wàn),但藍(lán)牙芯片廠商卻歷歷可數(shù),包括高通(Qualcomm)、Broadcom、德州儀器(TI)、Nordic等。并且對(duì)于藍(lán)牙Mesh的更新?lián)Q代,一些傳感器不僅要更新固件,還可能要重新采購(gòu)高階版本的藍(lán)牙硬件模塊才能支持,顯然距離挑戰(zhàn)Wi-Fi王座仍有一段不短的路途要走了。

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