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

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。

注：

1 https://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/wi-fi-certified-halow
2 https://www.wi-fi.org/beacon/neil-weste/the-future-of-farming-testing-the-rural-range-of-wi-fi-certified-halow
3 https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an1137-bluetooth-mesh-network-performance.pdf