BT、BT Mesh、WiFi、Zigbee技术对比分析

一、蓝牙（Bluetooth, BT）

1. 技术原理

• 核心概念：
  蓝牙是一种短距离（10-100米）无线通信技术，采用 跳频扩频（FHSS） 技术，通过快速切换频段（每秒1600次）避免干扰。

  • 跳频扩频（FHSS）原理：
    在2.4 GHz频段的79个1 MHz信道中，按伪随机序列快速切换频率。
    比喻：像两人在嘈杂派对上不断更换餐桌位置私聊，躲避他人监听。

  • 协议版本：

    • 经典蓝牙（BR/EDR）：高功耗，支持音频传输（如耳机）。

    • 低功耗蓝牙（BLE）：间歇性连接，适合IoT设备（如智能手环）。

2. 频段与标准

• 频段：2.4 GHz ISM频段（全球通用）。

• IEEE标准：基于 IEEE 802.15.1，隶属于无线个域网（WPAN）标准家族。

3. 拓扑结构

• 点对点（手机连接耳机）或 星型网络（主设备最多连接7个从设备）。

4. 应用场景与工作流程

• 典型场景：蓝牙耳机连接手机。
  工作流程：

  1. 发现阶段：耳机进入配对模式，手机扫描设备。

  2. 配对阶段：交换加密密钥（如PIN码）。

  3. 数据传输：音频数据分装为ACL包，通过跳频信道传输。

  4. 功耗管理：空闲时进入Sniff模式（间歇性休眠）。

5. 优缺点

• 优点：低功耗（BLE）、兼容性强。

• 缺点：传输距离短、网络规模小。

二、蓝牙网状网络（Bluetooth Mesh）

1. 技术原理

• 核心机制：基于BLE构建网状网络，通过 泛洪（Flooding） 实现多跳通信。

  • 泛洪原理：消息广播到所有节点，由中继节点转发。
    比喻：像传话游戏，A→B→C，覆盖整个房间。

  • 自修复：动态路径选择，避免单点故障。

2. 频段与协议

• 频段：2.4 GHz，使用3个固定广播信道传输数据。

蓝牙Mesh基于低功耗蓝牙（BLE）的物理层，因此同样工作在 2.4 GHz ISM频段（2400-2483.5 MHz）。该频段无需授权，全球通用，但容易受到WiFi、微波炉等设备的干扰。

1.三个固定广播信道

• 信道编号与频率：
  蓝牙Mesh使用BLE的三个广播信道，具体为：

  • 信道37：2402 MHz

  • 信道38：2426 MHz

  • 信道39：2480 MHz