【原创】蓝牙Mesh, ZIGBEE, THREAD网络性能对比?
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蓝牙Mesh, ZIGBEE, THREAD网络性能对比?
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昨天
本文测试数据主要基于SILABS的应用文档"AN1142 - 网状网络性能对比"。针对蓝牙Mesh性能及特点，可参考
蓝牙Mesh网络性能及网络特点总结(一）
蓝牙Mesh网络性能及网络特点总结(二）
目录
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三种Mesh网络概述
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吞吐率和延时性能对比
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网络性能对比
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总结
] 1 [ 三种Mesh网络概述
首先，我们看下三种Mesh技术的概览及网络模型，如图1，2，3，4。
图1 - Mesh网络概览
图2 - Thread网络模型
图3 - Zigbee网络模型
图4 - BLE Mesh网络模型
本文的测试，均是Silabs在研发中心实际环境测试，具体可参考上篇文章。
] 1 [ 吞吐率和延迟测试比拼
吞吐率及传输延时的测试在一个稳定的6Hop拓扑下进行(通过衰减器搭建的稳定的6跳网络)，测试节点拓扑如下图。本测试结果主要取决于协议栈本身的PHY及MAC的特性；
图 - 6跳网络示意图
本测试针对未分段8bytes小数据传输下的性能及100Bytes的大数据传输下的数据吞吐率性能进行了验证。分别如图5和图6；我查了下Thread和Zigbee的MAC层结构，都是按照802.15.4的MAC和PHY；由于文档中没有针对具体的数据收发情景做出说明，图5与图6显示Thread能够有更好的结果，大概率与Thread的最终PHY数据包结构有关系；有深入看过协议的朋友可以分享下~
而蓝牙由于分包机制，在大数据包情况下，数据吞吐率，嗯，非常稳定；
图 5 - 8 Bytes吞吐率对比
图 6 - 100 Bytes吞吐率对比
同时，针对小数据包的数据通信延时如图7，这里不得不说，凭什么拿20Bytes的Thread和50Bytes的ZIGBEE对比? 这点不理解？
图 7 - 8 Bytes通信延时对比
接着， SILABS针对4HOP的拓扑下的不同数据长度做了延时的对比，结果如下，简单而言，由于Payload的增大，不同拓扑的分包机制带来的传输延时会成比例增加。当然，我也不理解为什么结果中，ZIGBEE与蓝牙Mesh均是 点状结果+ 预估趋势线而 Thread则是实线? 且Thread分包带来的影响如此之小??
图 8 - 4 Hops下不同数据包延时对比
] 2 [ 网络性能测试
针对Mesh网络实际应用，实际环境下的不同大小网络的性能，也是验证协议栈性能及稳定性，实用性的重要方面；Silabs的网络性能测试，基于如下不同大小的网络，测试100包不同大小数据的传输延时及数据包成功接收比例；
小型网络： 24节点
中型网络：1~48节点
中型网络：2~96节点
大型网络：1~144节点
大型网络：2~192节点
> 24节点网络性能测试
测试结果如下图10，三种网络在约100ms内完成100个数据包的传输，而可以看到的是Thread总体完成时间更快更高效；
图 10- 24节点100Bytes数据包网络性能对比
而如果增大数据包大小，Thread和Zigbee采用50Bytes，蓝牙Mesh 32 Bytes情况下，测试结果如下图11。可以看到Thread还能够在稳定的100ms内完成，而Zigbee时间明显的增加，蓝牙Mesh则呈现出了按时间平均分布的传包率，延时大大增加；从这个结果，结合蓝牙基于Flooding的技术，基因决定蓝牙Mesh适合小数据包?
图 11 - 24节点100Bytes数据包网络性能对比
> 192节点网络性能测试
随着网络增大，存在的冲突会增加，跳数会增加，对应会导致传输延时的增加；192节点小数据包的传输延时如下图12，这里需要注意的是，蓝牙Mesh有~3%的数据包超过250ms才完成传输(有多少传输最终失败就不清楚了，也不明白为什么蓝牙不能是5Bytes)
图 12 - 192节点5 Bytes数据包网络性能对比
随着数据包的增大，分包导致的冲突阻塞，25Bytes下(蓝牙16Bytes)的测试结果如下图13
图 13 - 192节点25 Bytes数据包网络性能对比
] 3 [ 总结
总体来说，本篇应用文档的测试合理性，数据测试及统计具体方法，分析，信息都不够；应用文档里面也有说明，ZIGBEE 他们从2006年开始，Thread从2015，而BLE Mesh从2017，他们针对不同协议的优化程度都不一致；
但是从协议角度看， Thread与Zigbee基于同PHY和MAC，其特性类似；但是蓝牙Mesh由于采用了Flooding技术，其在大网络及大数据包情况下，显得更力不从心；
Mesh网络的性能，稳定性，实用性，不是简单的通过数据吞吐及数据通信延时能够衡量，综上...