蓝牙Mesh和Zigbee都是当前物联网领域中非常重要的无线通信技术，它们在许多方面具有相似之处，但也存在显著的区别。以下是对这两种技术的详细对比：
一、 蓝牙Mesh和Zigbee特点对比
1. 网络拓扑与节点数量
- Zigbee: Zigbee支持高达65.000个节点的网络拓扑。这种高节点数使其能够覆盖更大的区域，并且适用于需要大量设备互联的应用场景。
- 蓝牙Mesh: 蓝牙Mesh则支持最多32.000个节点，虽然也支持大规模设备连接，但其节点数量相对较少。
2. 功耗与数据速率
- Zigbee: Zigbee以其低功耗著称，节点可以在两节AA电池下工作6到24个月。此外，Zigbee的数据传输速率较低，适合于对带宽要求不高的应用。
- 蓝牙Mesh: 蓝牙Mesh同样具有低功耗的特点，但其数据传输速率高于Zigbee，可以提供更高的数据吞吐量。
3. 应用场景与灵活性
- Zigbee: Zigbee由于其低成本、高可靠性以及出色的兼容性，广泛应用于智能家居、自动化控制等领域。它还支持多种网络拓扑形式，包括自组织网络。
- 蓝牙Mesh: 蓝牙Mesh特别适用于需要多点对多点连接和较大物理覆盖区域的场景，如智能家居设备的互联互通。它无需中心网关，节点之间直接通信，简化了网络配置过程。
4. 安全性和可靠性
- Zigbee: Zigbee具备较高的安全性和可靠性，适用于需要严格数据保护和稳定连接的应用。
- 蓝牙Mesh: 蓝牙Mesh也具有高安全性，但由于其设计初衷是大规模设备互联，因此在某些情况下可能不如Zigbee那样具备绝对的安全优势。
5. 穿墙性能
- Zigbee: Zigbee的穿墙性能优于蓝牙Mesh，特别是在节点数量较少时效果更好。这使得Zigbee在需要长距离传输和复杂环境中的应用更为理想。
6. 总结
总体而言，选择蓝牙Mesh还是Zigbee取决于具体的应用需求：
如果需要构建一个大规模、低成本且高效能的网络，并且对数据传输速率有较高要求，则蓝牙Mesh可能是更好的选择。
如果需要一个高可靠性、高安全性且能够支持大量节点的网络，并且对穿墙能力有较高要求，则Zigbee可能更适合。
通过以上分析可以看出，尽管两者在某些特性上有所重叠，但它们各自的优势和适用场景有所不同，最终的选择应基于具体的项目需求和环境条件。
二、 蓝牙Mesh和Zigbee在最新版本中的性能改进
在最新版本中，蓝牙Mesh和Zigbee都进行了性能改进。
1. Zigbee：
新型拓扑结构的探索：研究人员正在探索新的拓扑结构，如混合拓扑结构，以提高ZigBee网络的性能。
芯片设计与制造方面的创新：通过引入先进的制造工艺和智能设计，提供了更小型化、更低功耗的Zigbee芯片。
多速率选择(Mrs.Z)：这是一种物理层设计，能够根据实时链路质量适应性地调整编码率，从而提高吞吐量并确保可靠性和可扩展性。与传统ZigBee相比，Mrs.Z的吞吐量提高了80%。
多包接收(mZig)：这种物理层设计利用ZigBee的物理层特征来分解多个数据包，避免碰撞并提高吞吐量。实验结果表明，mZig在蓝牙低功耗(BLE)环境中表现良好，吞吐量可达1.9 Mbps，比ZigBee快5.4倍。
2. 蓝牙Mesh：
蓝牙Mesh组网技术以其低功耗、成本效益高、网络容量大等特点，在智能家居、工业自动化等领域展现出广泛的应用潜力。
小米智能家居的蓝牙mesh2.0版本支持远程升级。
Zigbee在新型拓扑结构、芯片设计、多速率选择和多包接收等方面取得了显著进展，而蓝牙Mesh则在组网技术和远程升级方面进行了改进。
三、 Zigbee支持的最大节点数
Zigbee支持的最大节点数在理论上是65536个，这是由其网络短地址(Network Short Address)的16位长度决定的。然而，在实际应用中，这个数字可能会受到多种因素的影响，如数据包延迟、网络设计和物理空间限制等。例如，对于星形网络，2000个节点被认为是最合适的。
四、 在实际应用中，蓝牙Mesh和Zigbee的能耗对比
在实际应用中，蓝牙Mesh和Zigbee的能耗对比如下：
1. 蓝牙Mesh：
蓝牙Mesh在能耗方面表现更为出色。其低功耗特性可以显著延长智能设备的电池寿命。
蓝牙Mesh采用了灵活的路由选择算法，通过选择最佳路径来降低能耗，并且基于蓝牙LE技术，进一步有效延长设备的电池寿命。
蓝牙Mesh网络具有自我形成和自我修复的能力，减少了因频繁通信而产生的额外功耗。
2. Zigbee：
Zigbee同样具备低功耗设计，采用直序展频技术和低复杂性调制方案，有效降低了通信过程中的能耗。
Zigbee有多种功耗模式，包括活动模式、休眠模式和深度休眠模式，这些模式可以在不同情况下优化功耗。
Zigbee在数据传输过程中采用短暂的射频通信，并快速返回到休眠状态，进一步减少能耗。
尽管Zigbee已经具有低功耗的优点，但仍有研究指出其在能耗方面还有很大的优化空间。
综合来看，蓝牙Mesh在能耗管理上更胜一筹，特别是在需要长时间运行的设备上表现更为突出。而Zigbee虽然也具备低功耗设计，但在某些应用场景下可能不如蓝牙Mesh高效。因此，在注重设备使用寿命的情况下，蓝牙Mesh是更好的选择;
五、 蓝牙Mesh和Zigbee在安全性和数据保护方面的最新技术
蓝牙Mesh和Zigbee在安全性和数据保护方面都有显著的技术进展，以下是它们最新的技术动态：
1. 蓝牙Mesh
形式化安全性分析：
最新的研究利用符号模型下的协议分析工具Tamarin Prover对蓝牙Mesh配网协议进行形式化建模，并提出了一种新的AES-CMAC原语建模方法。这种方法可以准确描述任意块长度的AES-CMAC函数性质，从而更细粒度地建模认证阶段。
这种形式化模型能够捕获之前发现的原语误用攻击，并提出了相应的修复方案，进一步增强了蓝牙Mesh网络的安全性。
整体设计考虑：
蓝牙Mesh从头开始设计时就将安全性作为核心考虑因素，最新发布的版本中也包括了AES加密技术的应用。
2. Zigbee
AES加密与CCM*模式认证：
Zigbee协议使用AES算法加密和CCM*模式认证来保护应用层(即网络层的有效负载)。如果没有正确的安全密钥，在调试期间交换，则攻击者无法渗透Zigbee系统。
Zigbee支持128位AES加密算法，这是一种广泛认可的高强度加密技术，可以有效保护数据传输过程中的安全。
认证与加密算法：
Zigbee的认证与加密算法主要包括密钥协商协议、共享密钥建立协议和认证协议。通过对这些协议的分析和评估，能够全面了解Zigbee在认证与加密方面的安全性。
CC2530硬件支持128bit的AES加密算法，在协议栈中采用此技术将数据加密以提高数据的安全性。
最新规范发布：
连接标准联盟(CSA)发布了Zigbee PRO 2023规范，这是Zigbee PRO标准的下一版本，带来了全新的安全特性，反映出设备安全性和互操作性在物联网开发中的重要性。
3. 总结
蓝牙Mesh和Zigbee都在不断推进其安全性和数据保护技术。蓝牙Mesh通过形式化建模和AES-CMAC原语的新方法提升了配网协议的安全性;而Zigbee则通过AES加密、CCM*模式认证以及最新的规范更新，进一步增强了其整体安全性。
六、 蓝牙Mesh和Zigbee的大规模网络优化策略不同
针对大规模设备连接，蓝牙Mesh和Zigbee的网络优化策略存在显著差异。
蓝牙Mesh技术基于低功耗蓝牙(BLE)，通过支持多设备之间的广播和点对点通信，使得每个设备都可以充当中继器来延伸网络范围，并具有自动路由和自动重新组网等功能。这种设计允许成百上千甚至成千上万个设备相互连接和通信，从而实现大规模设备之间的互联互通。此外，蓝牙Mesh不需要集中式控制器，因为智能分布在所有节点中，这提供了更高的弹性和扩展性。
相比之下，Zigbee网络优化主要集中在路由算法和拓扑结构的改进上。例如，通过精细化的节点入网控制策略，优化了网络的拓扑结构，平衡了各个节点的工作负载，提升了网络的整体性能。Zigbee还采用了多种路由算法，如ZBR、簇树拓扑结构以及AODVjr算法等，以减少路由开销并保护能量偏低的节点。这些改进旨在提高Zigbee网络的能效和稳定性。
