四跳的时延
图8 4跳网络的时延
所有的协议都在较小的有效负载时提供了类似的延迟
当有效负载大小增加时,Thread(6LowPAN)实现了最佳的效率和延迟性能。
Zigbee 有很好的效率,但是一些应用层分段处理,
蓝牙Mesh 的延迟随着由于数据包大小和由此产生的分段蠢了,有效负载大小降低较多。
小载荷小型网络
图9 多播时延
三种协议的峰值都低于50毫秒,
它们网络膨胀后均已扩大至90毫秒,远低于200毫秒的市场目标。
另外,所有协议的多播都提供了非常高的可靠性。
具有中等载荷的小型网络
图10 中载荷小网络的多播时延
在延迟高达100毫秒(ms)的情况下,Thread表现最好。
Zigbee 执行的数据包大多数具有80ms 的延迟,逐渐扩展到130 ms。
蓝牙网格延迟在60毫秒,扩展到250毫秒。
所有192个节点均为蓝牙Nesh中继节点,没有进行中继节点进行优化。
带有小载荷的大型网络
图11 小载荷大网络的多播时延
在延迟扩展到100毫秒的情况下,线程表现最好。
Zigbee 执行的数据包大多数具有80ms 的延迟,逐渐扩展到130 ms。
蓝牙网格延迟在60毫秒,扩展到250毫秒
所有192个节点均为蓝牙网格继电器,没有进行继电器优化
测试结果
Thread、 Zigbee 和蓝牙Mesh在小型网络中的较小有效载荷下能进行类似的操作
当有效负载和吞吐量需求增加时,Thread 和 Zigbee 的性能比蓝牙Mesh要好
随着网络规模的增长,这三种方式的延迟都会增加,但是蓝牙Mesh的增长最大
选择物联网无线连接解决方案应该包括额外的标准,如预期的生态系统和功耗需求
对于大型蓝牙Mesh,可以利用中继节点优化来优化性能
当短消息(11B)特别用于多播消息时,蓝牙Mesh效果最好
结论
基于所使用解决方案的理论网络大小不能准确反映网络在实际实现中所需节点的数目。 实际的限制是基于一些因素,包括网络拓扑、数据包大小以及吞吐量和延迟等性能要求。 例如,一个 Zigbee 的设备子网在100个设备中有一个实际的限制,尽管可以部署极大的商业系统,比如在拉斯维加斯的 Aria 酒店,拥有超过80000个有多个子网的 Zigbee 网络设备。 1.1协议针对每个网络约250个节点进行了优化,但是由于线程是基于 IP 的,边界路由器使得网络更容易扩展和分布。
Mesh网络的选择取决于终端应用程序或生态系统。 有许多已经建立了的生态系统,如飞利浦 Hue,亚马逊 Echo Plus 和 Comcast Xfinity。 如果一个设备制造商想与这些生态系统进行交互操作,Zigbee 是最佳选择。 如果没有为应用程序指定生态系统,那么还有许多其他的协议选择。
Thread和蓝牙Mesh都是可行的选择,也是除了 Zigbee 之外最常见的选择。 集成电路供应商提供的开发工具在Mesh网络开发的速度上有很大的影响。 数据包跟踪和多节点能量分析等工具可以确保所选择的Mesh网络得到有力的支撑。 最终,网络的大小,所需的延迟,预期的吞吐量和整体的可靠性将驱动网格协议的选择。