1、引言
物联网技术在如今的生活中起到了越来越重要的作用，它在各个垂直行业中迅速扩散并融入。在我们生活中，各种终端通过物联网技术连接，这些节点网络通过Internet收集和发送数据以进行进一步处理，并通过Internet接收来自用户的命令。由于交换的数据量不是很大，因此可以使用窄带Mesh技术来解决由于传统的点对点，星形或总线结构所存在的不足。
在网状拓扑中，一部分无需考虑功耗的设备作为路由节点或中继节点，除了处理自身业务数据外，它们还负责存储并转发数据。这使得路由器和终端节点的网络变得更加分散。Mesh网络中没有单点故障，因此更加可靠。精心设计的路由机制和数据收发确认机制使Mesh网络可以更加可靠，可扩展。
Mesh网络的另一个优点是，可以依托路由设备扩展网络，因此电池供电设备可以长时间以低功耗方式运行。由于单个网关可用于从分布在较大区域的多个节点收集数据或进行控制，因此降低了成本。
蓝牙Mesh和Zigbee是两种最流行的PAN（个人局域网）技术，都支持Mesh网络（即网状拓扑）。Zigbee基于IEEE 802.15.4标准，而蓝牙Mesh则是SIG开发和发布的基于BLE之上网络技术。
蓝牙Mesh网络依赖于低功耗蓝牙。低功耗蓝牙技术是蓝牙Mesh使用的无线通信协议栈。蓝牙Mesh基于BLE低功耗蓝牙的网络泛洪式广播。
2、详细技术分析
2.1 Mesh路由机制的差异
对于较小节点数量的网络，两者的性能相似。
蓝牙Mesh使用泛洪方法来路由网状数据包。这称为受控这种广播模式也称为网络泛洪。之所以称为”受控”，是因为并非所有节点都中继转发数据包，只有市电电源（不是电池供电）上的那些节点才能充当中继节点（相当于ZigBee的路由节点）。当网络中节点数量较小时，此机制非常有效。蓝牙Mesh假定在大多数典型使用情况下，所有端节点在任何情况下都将需要相同的命令，例如”打开灯”。考虑到照明是物联网最突出的场景之一，这种方法可以提供很好的性能。
当节点处于移动状态时，Zigbee的路由机制可能会受影响，因为ZigBee的动态路由维护，将交换大量路由协议消息以更新路由表，这可能会导致网络拥塞。
由于Zigbee节点对较大数据包的延迟较小，因此它可以封装较高层的帧头和命令，同时提供良好的性能。它可以与单播和广播结合使用以提高可靠性。当在链路上发送大于12个数据包的大小时，由于在网络层执行分包和重组，蓝牙Mesh的延迟会更高一些。因此，与Zigbee相比，在传输大量需要分包和重组的消息命令当中，蓝牙Mesh的时延会更高一些，而Zigbee表现会更好一些。
2.2 无线电频率
Zigbee和蓝牙 Mesh都主要工作在2.4 GHz频段，由于多种其他技术存在于同一频段，该频段已经很拥挤。Zigbee在世界的某些地区也支持其他频段，但是在中国只能运行在2.4 GHz的频段上。蓝牙Mesh则是基于BLE的三个广播信道进行数据的收发，同样工作在2.4GHz的频段上。
2.3 数据速率
BLE 4.2标准速率为1Mbps，而BLE 5.0提高了2倍，通讯速度最高为2Mbps。Zigbee基于802.15.4，该协议将数据速率限制为最高250Kbps。因此，与Zigbee相比，蓝牙Mesh具有更快的数据速率。
2.4 范围
节点到节点范围的计算取决于多个因素，例如发射功率，工作频率，接收器灵敏度，天线等。Zigbee（在2.4GHz）通常比BLE 4.0传输距离更远，两者都不加PA（功率放大器）的情况下，Zigbee基本能做到100米。而最新发布的蓝牙5 标准的覆盖范围是蓝牙4.2 的4 倍。也就是300米，所以基于BLE 5.0的蓝牙Mesh网络将拥有更远的传输距离。
2.5 功耗
Zigbee和BLE的功耗相当。此外，Zigbee中采用的路由机制使其电源效率略高。但是随着蓝牙5的速率提升，发送相同大小的数据包蓝牙Mesh将会更快，发射机和接收机的工作时间也将进一步缩短。
2.6 复杂程度
Zigbee具有较小的协议栈，但其路由管理起来更为复杂。相比之下，基于BLE的蓝牙Mesh总体上来说更复杂，但是路由很简单。
2.7 安全
两者本质上都是安全的。两者都提供身份验证和数据加密的选项。
2.8 生态系统
与BLE相比，Zigbee目前在智能家居领域具有更好生态系统。三星智能产品，飞利浦Hue也是使用Zigbee作为家庭网络主要技术。国内也有大量的智能家居厂家提供成熟稳定的Zigbee产品。
从应用程序层支持的角度来看，BLE以及基于BLE的蓝牙Mesh目前更多的适用于照明场景，如天猫精灵生态链的蓝牙Mesh产品及生态日益成熟并且在持续扩张。而Zigbee更多的应用于智能家居产品，目前市场上大多以Zigbee为主的原因之一也是由于基于BLE的蓝牙Mesh网络近两年才被大规模的商用。
但是，BLE支持信标，这意味着基于蓝牙Mesh的应用除了照明以外，还可以用于资产跟踪，室内定位与导航。
Zigbee Mesh在大多数流行的OS平台（如Android，OS X等）中基本没有相关的协议栈支持，也几乎没有消费类电子产品设备内嵌支持Zigbee协议的芯片。
BLE已成为大多数流行的OS（如Android，OS X，Windows等）的一部分，如手机、电脑、鼠标、耳机等。
因此，与蓝牙Mesh相比，Zigbee网络中的每个设备，几乎无法直接触达消费终端设备，而需要使用额外的网关进行数据的转发。
2.9 成本
蓝牙Mesh基于BLE，有更大的生态系统，几乎所有的智能设备都集成有蓝牙，与Zigbee相比，BLE芯片组的大规模生产降低了IC的成本。
Zigbee对网关的需求进一步增加了整个系统的成本。基于BLE的系统也可以提供有限的功能（除了Internet连接以外的所有功能），而无需网关。因此，如果我们认为两者的软件成本可以忽略不计，则基于BLE的蓝牙Mesh在成本优势上面得分会更高。此外，Zigbee的授权许可比BLE更加贵且复杂一些。
2.A 互联
几乎所有应用都需要将节点连接到Internet。在基于BLE的蓝牙Mesh和Zigbee的系统中，为了控制和监测Mesh网络中的设备节点，我们需要一个边缘网关设备，该设备将蓝牙Mesh或Zigbee数据包转换为IP网络数据包，反之亦然。
但是，在本地也可以使用Zigbee遥控器来控制Zigbee节点，但是与智能手机相比，智能手机是无处不在的设备，其中大多数内置了BLE。蓝牙Mesh是一个软件堆栈，因此可以轻松在现有智能手机上实现完整的蓝牙Mesh协议，直接控制基于BLE的蓝牙Mesh设备，而无需使用任何网关进行临时连接。
因此，对于没有边缘网关的应用程序，蓝牙Mesh提供了更加友好和丰富的体验。对于云连接，如果用户在蓝牙Mesh网络附近时，则智能电话可用作临时网关设备。但是，对于完整的物联网连接和对Internet（或云）的控制，在蓝牙Mesh和基于Zigbee的系统中都需要一个网关。
3、结论
从上面的描述中我们可以客观地看到蓝牙Mesh和Zigbee基本性能是不相上下的。
凭借其更简单的路由机制，蓝牙Mesh更适用于移动节点，因为Zigbee路由协议会为维护高度移动节点的路由表带来更多网络开销。因此，在选择技术实现之前，必须考虑使用场景。
较低的硬件成本，流行的OS实现中的稳定协议栈以及智能手机控制，这是蓝牙Mesh相对Zigbee的主要优势。由于Zigbee较早进入该市场领域，因此它目前在家庭网络，工业物联网（IIoT）系统中拥有更大的生态系统。但是，作为现有BLE堆栈之上基于软件的解决方案，蓝牙Mesh可以在不久的将来迅速赶上。
目前，在消费者领域，我们已经看到天猫精灵以蓝牙Mesh为通讯技术的生态产业链逐步成熟，并且拥有非常大的产业规模。蓝牙Mesh在未来将会成为Zigbee在IoT系统领域中最强劲的竞争对手。
首先，蓝牙具有非常大的成本优势。那是因为它使用与低功耗蓝牙相同的硬件。使用相同的硅片意味着可以生产更多数量的相同硬件，从而降低了单价。
其次，蓝牙专注于满足智能照明的需求，这是低功耗无线网状网络最成熟的应用，同时还支持beacon，除了传统的智能家居外，还能实现更多的应用场景，如资产定位、室内定位与导航。
最后，几乎所有的智能手机都支持BLE，并且蓝牙在标准制定方面拥有最好的品牌认可度，互联互通能力较Zigbee更好，从而使其在消费类应用中具有优势。
以上， 基于BLE的蓝牙Mesh在未来物联网领域中，特别是在商业照明领域，以照明为平台，能够实现更多的价值和应用。
访问：iot.lh1992.cn获取更多专业的物联网技术知识。
来源：oschina
链接：https://my.oschina.net/u/4342750/blog/3230721