لورا ضد زيجبي: ما هي التكنولوجيا الأفضل للاتصال بإنترنت الأشياء؟

على مدى العقود القليلة الماضية, لقد حققت إنترنت الأشياء تقدمًا كبيرًا, ترسيخ مكانتها كملك التكنولوجيا في جميع مناحي الحياة. مباشرة من الأجهزة القابلة للارتداء إلى أتمتة المنزل إلى المدن الذكية, إنترنت الأشياء مثل منزل على النار, يواصل فتح إمكانيات جديدة, تجديد أعمالنا وحياتنا. كأساس انتقال إنترنت الأشياء, أصبحت تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية موضوعًا ساخنًا, مع التقنيات المختلفة التي تقدم تقنيات جديدة لمشاركة فطيرة كبيرة من سوق إنترنت الأشياء. من بين الأكثر شعبية التقنيات اللاسلكية, ستركز هذه المقالة على الاختلافات بين Lora و Zigbee.

تنمية إنترنت الأشياء: مقدمة إلى لورا وزيغبي

هناك العديد من تقنيات الاتصالات اللاسلكية في تطبيقات إنترنت الأشياء التي يمكن أن تساعد في إنشاء شبكة محلية أو واسعة. تتضمن التكنولوجيا اللاسلكية للشبكة المحلية WiFi 2.4 جيجا هرتز, زيجبي, بلوتوث, إلخ., ويشمل WAN 2G/3G/4G, إلخ. قبل شبكات مساحة منخفضة الطاقة منخفضة (LPWAN), يبدو أنه كان عليك الاختيار بين الطاقة المنخفضة والمسافة الطويلة. مع تبني تكنولوجيا LPWAN, من الممكن زيادة الاتصالات طويلة المدى واستهلاك الطاقة السفلية, مع توفير تكاليف إضافية.

ما هو لورا

لورا تعني الراديو بعيد المدى, وهي معيار WAN اللاسلكي المنخفض الطاقة المعتمد وتروج له شركة Semtech American. بناءً على تقنية Spread Spectrum, إنها واحدة من تقنيات الاتصالات اللاسلكية في LPWAN, أداء جيدا من حيث مسافة الإرسال واستهلاك الطاقة.

Lora لديها مسافات أطول من التقنيات اللاسلكية الأخرى لنفس استهلاك الطاقة, توفير نظام بسيط مع مسافات طويلة, عمر بطارية طويل, والقدرة العالية لتوسيع نطاق شبكات المستشعرات. تغطية اتصال Lora 3-5 أوقات اتصال الترددات الراديوية التقليدية. في الوقت الحالي, تم تعميم لورا في جميع أنحاء العالم وتطبيقه تدريجيا على إنترنت الأشياء.

ما هو Zigbee

Zigbee هو بروتوكول شبكة لاسلكي لنقل المسافات قصيرة, وهو مناسب لنقل البيانات بين سلسلة من المكونات الإلكترونية مع مسافة نقل قصيرة, انخفاض معدل الإرسال وانخفاض استهلاك الطاقة. يأخذ اسمه من رقصة عسل الزعان, كما يرقص النحل دائمًا بأجنحتهم لتوصيل موقع حبوب اللقاح إلى رفاقهم.

على أنها قصيرة المدى, انخفاض المعقد, طاقة منخفضة, تقنية الاتصالات اللاسلكية منخفضة التكلفة, تعتمد تقنية الاتصالات اللاسلكية Zigbee على IEEE802 15.4 المعيار اللاسلكي في الشبكات, برنامج الأمان والتطبيق. يثبت التطبيق الواسع لـ Zigbee في المنازل الذكية والإنترنت الصناعي للأشياء أنه حل شبكة لاسلكي موثوق وفعال.

مقارنة ميزة بين لورا و Zigbee

Lora و Zigbee هما معايير مختلفة للاتصالات اللاسلكية. لتحطيم الاختلافات, سيظهر لك الجزء التالي بعض المقارنات المشتركة وغير المألوفة بين Lora و Zigbee.

نطاق التردد: تم تصميم Lora للعمل على ترددات بين 863 ل 870 MHz في أوروبا, 902 ل 928 MHz في أمريكا, 915 ل 928 MHz في آسيا, و 2.4 GHZ في جميع أنحاء العالم, بينما ينقل Zigbee أكثر من 868 ميجا هرتز في أوروبا, 915 MHz في أمريكا, والمعيار العالمي 2.4 جيجا هرتز العلمي والطبي الصناعي (ISM) نطاق التردد.

نطاق الإرسال: من حيث نطاق الإرسال, الحد الأقصى للمدى للاتصالات اللاسلكية المستندة إلى Zigbee هو 100 م, بينما لورا, يمكن أن تمتد جيدًا إلى 15-20 كم. في لورا, يعتمد النطاق على العديد من العوامل مثل البوابات الداخلية أو الخارجية, الهوائي المستخدمة, إلخ. في المتوسط, يمكن لورا نقل الإشارات 3 أميال (4.7 كم) في المناطق الحضرية و 10 أميال (16 كم) أو أكثر في المناطق الريفية.

استهلاك الطاقة: إن التيار الإرسال من رقاقة Lora قريبة من Zigbee, والتيار المستلم من Lora أقل من Zigbee, كلاهما لديه انخفاض استهلاك الطاقة. بشكل عام, عدد حزم البيانات المرسلة والمستلمة من قبل محطة zigbee في الشبكات والتشغيل العادي أكبر من عدد Lora, وستزيد هذه التفاعلات أيضًا من استهلاك الطاقة.

معدل البيانات: يختلف معدل نقل البيانات من LORA من 300 BPS ل 37.5 كيلو بايت في الثانية, اعتمادًا على النطاق الترددي المستخدم وعامل الانتشار. Zigbee قادر على توصيل البيانات بمعدل 250 كيلو بايت في الثانية, 100 كيلو بايت في الثانية, 40 كيلو بايت في الثانية, و 20 كيلو بايت في الثانية.

طوبولوجيا: تعتمد Architecture Lora Network Architecture طوبولوجيا نجوم النجوم, في أي بوابات ترحيل رسائل بين أجهزة النهاية الفردية وخادم الشبكة المركزية. هناك العديد من طبولوجيا الشبكات في Zigbee, بما في ذلك نجمة, شجرة, شبكات نظير إلى نظير وشبكات. كل طوبولوجيا لها تأثيرات مختلفة على توجيه الرسائل واتصال الأجهزة.

يكلف: بسبب التواصل الطويل, القدرة القوية للاختراق الجدار, وسعة النظام الكبيرة لورا, عدد بوابات لورا المطلوبة من خلال نفس العدد من محطات أقل بكثير من بوابات Zigbee, والتي يمكن أن توفر تكلفة الشبكات للنظام. مقارنة مع zigbee, تركيب ونشر أجهزة Lora أبسط, الذي يقلل بشكل كبير من تكلفة التثبيت.

ما هي إيجابيات وسلبيات لورا وزيغبي

تحدد الميزات المختلفة لـ Lora و Zigbee أنه سيكون لديهم مزايا وقيود مختلفة. بناءً على ميزاتهم الخاصة أعلاه, فيما يلي مقدمة للمزايا والقيود الرئيسية في Lora و Zigbee.

مزايا لورا

• مدى أطول: هذه واحدة من المزايا البارزة لتكنولوجيا لورا. يتم قياس نطاق الاتصالات من أجهزة استشعار Lora بالكيلومترات.
• الطاقة المنخفضة تساوي المزيد من البطارية: استهلاك الطاقة المنخفض يعني أن أجهزة Lora لها عمر بطارية أطول, التي يمكن أن تحقق عمر بطارية أكثر من 10 سنين.
• مناعة رائعة للتدخل: تعتمد لورا تقنية الطيف الانتشار, الذي يحسن إلى حد كبير قدرة مكافحة التداخل للاتصالات اللاسلكية لورا. حتى لو تم إرسال الإشارات إلى المضيف بنفس التردد في وقت واحد, هذه الإشارات لن تتداخل مع بعضها البعض, وبالتالي معالجة نقطة الألم بدقة أن اتصال الإشارة اللاسلكي يتم التدخل بسهولة.
• نشر سهل وسريع: تعتمد شبكة Lora بشكل أساسي طوبولوجيا النجوم, يتعامل مع النطاق الترددي الأقل, ومن السهل التوسع. إنه خيار واضح لنشر إنترنت الأشياء العملية حيث يكون نقل البيانات غير مستقر.

قيود لورا

• ليست مثالية لحمولة البيانات الكبيرة: Lora ليست مثالية لتحميلات البيانات الكبيرة لأنها تعالج نطاق ترددي أقل وتنقل حمولة بيانات أقل.
• شبكات الراديو غير المرخصة: يعمل لوروان على شبكات الراديو غير المرخصة, ومع نمو أجهزة Lora ونشر الشبكة, قد تواجه تدخلًا في هذا التردد.
• أقل أمانًا: يتم إنشاء طبقة شبكة Lora وطبقة التطبيق من نفس مفتاح الجذر والرقم العشوائي ولا يتم عزلها عن بعضها البعض. لذلك, هناك مخاطر على تسرب خصوصية البيانات والعبث البيانات بسبب تسرب المفتاح الخاص.

مزايا Zigbee

• بنية الشبكة المرنة: هناك أكثر من بنية شبكة من Zigbee, ولكن بسبب مسافة التواصل القصير من Zigbee والقدرة الضعيفة على اختراق الجدران, توسيع الشبكة صعب.
• أمن عالي: تعتمد Zigbee خوارزمية تشفير AES-128, الذي يوفر أمنًا من ثلاثة مستويات أثناء نقل البيانات. يمكن للتطبيقات الفردية تحديد خصائص الأمان الخاصة بهم بمرونة.
• تأخير قصير: التأخير القصير يعني أن استجابة Zigbee على الفور, عادةً ما يتحول من النوم إلى وضع العمل في 15 مللي ثانية. علاوة على ذلك, يمكن أن تتصل عقدة واحدة بالشبكة في 30 مللي ثانية, مزيد من توفير القوة.
• سعة شبكة كبيرة: تتضمن شبكة zigbee ما يصل إلى 255 العقد شبكة zigbee, من أي واحد هو جهاز رئيسي والآخرون أجهزة الرقيق. إذا كانت متصلة ببعضها البعض من خلال منسق الشبكة, يمكن للشبكة بأكملها دعم أكثر من اللازم 64,000 العقد شبكة zigbee.

قيود zigbee

• تكلفة عالية: بسبب مسافة التواصل القصيرة من Zigbee, التكلفة مرتفعة للتطبيقات التي تتطلب نشر عدد كبير من العقد. وعندما يحدث خطأ ما, ستكون تكاليف الاستبدال مرتفعة.
• تغطية الإرسال المحدودة: التغطية المحدودة تعني أن Zigbee يتم تطبيقها بشكل أساسي في البيئات الداخلية بدلاً من السياقات الخارجية.
• النشر المعقد: تتضمن شبكة Zigbee اللاسلكية عددًا كبيرًا من العقد والبوابات الطرفية, لذا فإن الشبكات معقدة وتوسيع الشبكة أمر صعب.

حالات الاستخدام المختلفة لتوصيل Zigbee و Lora

ولدت لورا وزيغبي لحالات الاستخدام المختلفة تمامًا. استنادًا إلى مزايا انتقال Lora لمسافات طويلة, القدرة الفائقة لمكافحة الرماية, وانخفاض استهلاك الطاقة, تشمل سيناريوهات التطبيق الشائعة المدن الذكية, المنازل الذكية, المباني الذكية, المراقبة البيئية الذكية, القياس الذكي, الزراعة الذكية, مزرعة ذكية, الصناعة الذكية, البيع بالتجزئة الذكية, الخدمات اللوجستية الذكية, الحماية الذكية للحريق, إلخ. لأكون دقيقا, لورا تصنع سيناريوهات التطبيق بسلاسة من الداخلية إلى الخارج وحتى إلى المجتمع بأكمله.

يحدد نطاق تردد الاتصالات الواسع ومسافة التواصل القصيرة تنفيذ حل Zigbee. تشمل سيناريوهات التطبيق الشائعة المنزل الذكي, القياس الذكي, الزراعة الذكية, الطاقة الذكية, إلخ. يفضل Zigbee أكثر في مجال التحكم التلقائي والتحكم عن بعد, وشكلت سلسلة بيئية ذات نطاق معين في أتمتة المنزل والتحكم في المجال الصناعي. مع تعميق التطبيق, قيود Zigbee الخاصة تجعل منتجات zigbee تواجه عنق الزجاجة. في نفس الوقت, لورا تدخل إنترنت الأشياء بزخم قوي وتصبح منافسها القوي.

لورا ضد زيجبي: ماذا تختار لاتصال أفضل

إن مقارنة Lora و Zigbee مثل مقارنة التفاح والبرتقال. لورا متفوقة على Zigbee من حيث النطاق والاستهلاك للطاقة. يفضل Zigbee في التواصل قصير المدى والبيئة الداخلية. أما بالنسبة للتكنولوجيا اللاسلكية ، فمن الأفضل اختيار اتصال IoT, من الواضح أن النتيجة تستند إلى الاستخدام. يمكنك تحديد الأفضل وفقًا لاحتياجات عملك المحددة.

لأغراض عامة, يعد Lora خيارًا أكثر فاعلية في حالة تطبيقات إنترنت الأشياء التي تتطلب نقل المسافات الطويلة, انخفاض استهلاك الطاقة, عدد كبير من الاتصالات وتتبع الموقع. تتضمن التطبيقات النموذجية قراءة عداد المياه الذكية, الزراعة الذكية, موقف السيارات الذكي, تتبع المركبات, تتبع موقع الموظفين, مجتمع ذكي وهلم جرا. يمكن أيضًا دمج Lora مع التقنيات الأخرى مثل WiFi, بلوتوث, البيانات الكبيرة, والمزيد لتوفير اتصال أفضل.

في أثناء, Zigbee هو أيضًا حل شبكة لاسلكي موثوق به, الذي كان له تاريخ طويل الأمد في المجال الصناعي ويستخدم للمراقبة والتحكم عن بعد. وصلت إلى كونها استجابة للطلب المتزايد على الأتمتة الصناعية لنقل البيانات اللاسلكية الموثوقة. سيحسن حل شبكة شبكة Zigbee بشكل كبير من كفاءة وأجهزة إنترنت الأشياء بشكل كبير.