I løbet af de sidste par årtier, Internet of Things har gjort betydelige fremskridt, etablere sig som teknologikongen i alle samfundslag. Lige fra smarte wearables til hjemmeautomatisering til smarte byer, IoT er som et hus i brand, fortsætter med at åbne nye muligheder, forny vores forretninger og liv. Som transmissionsgrundlag for IoT, trådløs kommunikationsteknologi er blevet et varmt emne, med forskellige teknologier, der bringer nye frem for at dele en stor del af IoT-markedet. Blandt de mest populære trådløse teknologier, denne artikel vil fokusere på forskellene mellem LoRa og Zigbee.
IoT udvikling: introduktion til LoRa og Zigbee
Der er mange trådløse kommunikationsteknologier i IoT-applikationer, der kan hjælpe med at etablere et lokalt eller wide area-netværk. Den trådløse teknologi i LAN involverer 2,4 GHz WiFi, Zigbee, Bluetooth, etc., og WAN inkluderer 2G/3G/4G, etc. Før lavenergi-wide area-netværk (LPWAN), det virkede som om du skulle vælge mellem lav effekt og langdistance. Med vedtagelsen af LPWAN-teknologi, det er muligt at maksimere længere rækkevidde kommunikation og lavere strømforbrug, samtidig med at du sparer på ekstra omkostninger.
Hvad er LoRa
LoRa står for langdistanceradio, som er en WAN trådløs standard med lav effekt, der er vedtaget og promoveret af American Semtech Company. Baseret på spread spectrum teknologi, det er en af de trådløse kommunikationsteknologier i LPWAN, klarer sig godt med hensyn til transmissionsafstand og strømforbrug.
LoRa har længere afstande end andre trådløse teknologier til samme strømforbrug, giver et enkelt system med lange afstande, lang batterilevetid, og høj kapacitet til at skalere sensornetværk. Dækningen af Lora-forbindelsen er 3-5 gange mere end traditionel radiofrekvenskommunikation. På nuværende tidspunkt, LoRa er blevet populært over hele verden og gradvist anvendt til Internet of Things.
Hvad er Zigbee
Zigbee er en trådløs netværksprotokol til kortdistancetransmission, som er velegnet til datatransmission mellem en række elektroniske komponenter med kort transmissionsafstand, lav transmissionshastighed og lavt strømforbrug. Den har fået sit navn fra honningbiernes zig-zag dans, da bier altid danser med deres vinger for at kommunikere pollenets placering til deres ledsagere.
Som kortdistance, lav kompleksitet, lav strøm, lavpris trådløs kommunikationsteknologi, ZigBee trådløs kommunikationsteknologi er baseret på IEEE802 15.4 trådløs standard i netværk, sikkerhed og applikationssoftware. Den brede anvendelse af Zigbee i smarte hjem og industrielle Internet of Things beviser, at det er en pålidelig og effektiv trådløs netværksløsning.
Funktion-for-funktion sammenligning mellem LoRa og Zigbee
LoRa og Zigbee er forskellige standarder for trådløs kommunikation. For at nedbryde forskellene, den følgende del vil vise dig nogle af de almindelige og usædvanlige sammenligninger mellem LoRa og Zigbee.
Frekvensbånd: LoRa er designet til at fungere ved frekvenser mellem 863 til 870 MHz i Europa, 902 til 928 MHz i Amerika, 915 til 928 MHz i Asien, og 2.4 GHz på verdensplan, mens Zigbee sender over 868MHz i Europa, 915 MHz i Amerika, og den globale standard 2,4GHz Industrial Scientific and Medical (ISM) frekvensbånd.
Transmissionsområde: Med hensyn til transmissionsrækkevidde, den maksimale rækkevidde for Zigbee-baserede trådløse forbindelser er 100 m, mens for LoRa, den kan strække sig godt op til 15-20 km. I LoRa, rækkevidden afhænger af adskillige faktorer såsom indendørs eller udendørs gateways, brugt antenne, etc. Gennemsnitlig, LoRa kan sende signaler over 3 miles (4.7 km) i byområder og 10 miles (16 km) eller mere i landdistrikterne.
Strømforbrug: LoRa-chippens sendestrøm er tæt på Zigbees, og LoRas modtagestrøm er lavere end for Zigbee, som begge har lavere strømforbrug. Generelt sagt, antallet af datapakker sendt og modtaget af Zigbee-systemets terminal i netværk og normal drift er større end LoRa, og disse interaktioner vil også øge strømforbruget.
Datahastighed: Dataoverførselshastigheden for LoRa varierer fra 300 bps til 37.5 kbps, afhængig af den anvendte båndbredde og spredningsfaktor. Zigbee er i stand til at levere data med en hastighed på 250 kbps, 100 kbps, 40 kbps, og 20 kbps.
Topologi: LoRa netværksarkitektur anvender en stjerne-af-stjerne-topologi, i hvilke gateways videresender beskeder mellem de enkelte slutenheder og den centrale netværksserver. Der er forskellige netværkstopologier i Zigbee, inklusive stjerne, træ, peer-to-peer og mesh-netværk. Hver topologi har forskellige effekter på routing af meddelelser og tilslutning af enheder.
Koste: På grund af langdistancekommunikationen, stærk væggennemtrængende evne, og stor systemkapacitet på LoRa, antallet af LoRa-gateways, der kræves af det samme antal terminaler, er meget mindre end for Zigbee-gateways, hvilket kan spare systemets netværksomkostninger. Sammenlignet med Zigbee, installation og implementering af LoRa-enheder er enklere, hvilket i høj grad reducerer deres installationsomkostninger.
| LoRa | Zigbee | |
|---|---|---|
| Specifikationsmyndighed | LoRa Alliance | Zigbee Alliance |
| Udviklingens år | 2009 | 1998 |
| Standard | IEEE 802.15.4 | IEEE 802.15.4 |
| Frekvensbånd | 863 til 870 MHz, 902 til 928 MHz, 915 til 928 MHz, 2.4 GHz på verdensplan | 868MHz, 915 MHz, 2.4GHz |
| Transmissionsområde | 3 miles (4.7 km) i byområder, 10 miles (16 km) eller mere i landdistrikterne | 10 til 100 meter |
| Strømforbrug | 300 bps til 37.5 kbps | lav |
| Datahastighed | lavere sammenlignet med Zigbee | 20 kbps (868 MHz), 40Kbps (915 MHz) , 250 kbps (2.4GHz) |
| Topologi | stjerne | stjerne, træ, peer-to-peer og mesh |
| Koste | lav | midten |
| Ansøgning | bruges som Wide Area Netværk | bruges som LR-WPAN dvs. lavhastigheds trådløst personligt netværk |
Hvad er fordele og ulemper ved LoRa og Zigbee
De forskellige funktioner i LoRa og Zigbee bestemmer, at de vil have forskellige fordele og begrænsninger. Baseret på deres særlige funktioner ovenfor, her er en introduktion til de vigtigste fordele og begrænsninger ved LoRa og Zigbee.
Fordele ved LoRa
- Længere rækkevidde: Dette er en af de fremtrædende fordele ved LoRa-teknologien. Kommunikationsrækkevidden for LoRa-sensorer måles i kilometer.
- Lav strøm er lig med mere batteri: Lavt strømforbrug betyder, at LoRa-enheder har længere batterilevetid, som kan opnå en batterilevetid på mere end 10 flere år.
- Bemærkelsesværdig immunitet over for interferens: LoRa anvender spread spectrum-teknologi, hvilket i høj grad forbedrer anti-interferens evnen af LoRa trådløs kommunikation. Også selvom der sendes signaler til værten med samme frekvens samtidigt, disse signaler vil ikke forstyrre hinanden, således grundigt at adressere det smertepunkt, at trådløs signalkommunikation let forstyrres.
- Nem og hurtig implementering: LoRa-netværket vedtager grundlæggende en stjernetopologi, håndterer mindre båndbredde, og er let at udvide. Det er et oplagt valg til praktiske IoT-implementeringer, hvor datatransmission er ustabil.
LoRas begrænsninger
- Ikke ideel til store datadata: LoRa er ikke ideel til store datanyttelaster, fordi den behandler mindre båndbredde og transmitterer mindre datanyttelast.
- Ulicenserede radionetværk: LoRaWAN fungerer på ulicenserede radionetværk, og efterhånden som LoRa-enheder og netværksinstallationer vokser, du kan opleve interferens på den frekvens.
- Mindre sikker: LoRa-netværkslaget og applikationslaget er genereret ud fra den samme rodnøgle og tilfældige tal og er ikke isoleret fra hinanden. Derfor, der er risiko for lækage af databeskyttelse og datamanipulation på grund af lækage af privat nøgle.
Fordele ved Zigbee
- Fleksibel netværksstruktur: Der er mere end én netværksstruktur i Zigbee, men på grund af Zigbees korte kommunikationsafstand og den svage evne til at trænge igennem vægge, netværksudvidelse er vanskelig.
- Høj sikkerhed: Zigbee anvender AES-128-krypteringsalgoritmen, som giver sikkerhed i tre niveauer under dataoverførsel. Individuelle applikationer kan fleksibelt bestemme deres sikkerhedsegenskaber.
- Kort forsinkelse: Kort forsinkelse betyder, at Zigbee reagerer hurtigt, skifter typisk fra dvale til arbejdstilstand på 15 ms. i øvrigt, en node kan oprette forbindelse til netværket på 30 ms, yderligere energibesparelse.
- Stor netværkskapacitet: Et Zigbee netværk omfatter op til 255 Zigbee netværksknuder, hvoraf den ene er en masterenhed og de andre er slaveenheder. Hvis de er forbundet med hinanden gennem en netværkskoordinator, hele netværket kan understøtte mere end betydeligt 64,000 Zigbee netværksknuder.
Begrænsninger af Zigbee
- Høj omkostning: På grund af Zigbees korte kommunikationsafstand, omkostningerne er høje for applikationer, der kræver implementering af et stort antal noder. Og når noget går galt, udskiftningsomkostningerne vil være høje.
- Begrænset transmissionsdækning: Den begrænsede dækning betyder, at Zigbee primært anvendes i indendørs miljøer frem for udendørs sammenhænge.
- Kompleks implementering: Zigbees trådløse netværk involverer et stort antal terminalknuder og gateways, så netværk er kompliceret, og netværksudvidelse er vanskelig.
Forskellige anvendelsestilfælde af Zigbee og LoRa-forbindelse
LoRa og Zigbee er født til helt forskellige anvendelsestilfælde. Baseret på fordelene ved LoRas langdistancetransmission, super anti-jamming evne, og lavt strømforbrug, dets almindelige applikationsscenarier omfatter smarte byer, smarte hjem, smarte bygninger, smart miljøovervågning, smart måling, smart landbrug, smart farm, smart industri, smart detailhandel, smart logistik, Intelligent brandbeskyttelse, etc. For at være præcis, Lora får applikationsscenarierne til at strække sig problemfrit fra indendørs til udendørs og endda til hele samfundet.
Det brede kommunikationsfrekvensbånd og korte kommunikationsafstand bestemmer implementeringen af Zigbee-løsningen. Almindelige applikationsscenarier inkluderer smart home, smart måling, smart landbrug, smart energi, etc. Zigbee er mere foretrukket inden for automatisk kontrol og fjernbetjening, og det dannede en økologisk kæde af en vis skala inden for hjemmeautomatisering og industriel feltkontrol. Med uddybning af ansøgningen, Zigbees egne begrænsninger gør, at Zigbee-produkter støder på en flaskehals. På samme tid, LoRa går ind i IoT med stærkt momentum og bliver dens stærke rival.
LoRa vs Zigbee: hvad man skal vælge for bedre tilslutning
At sammenligne LoRa og Zigbee er som at sammenligne æbler og appelsiner. LoRa er Zigbee overlegen med hensyn til rækkevidde og strømforbrug. Zigbee er foretrukket i kortdistancekommunikation og indendørs miljø. Med hensyn til hvilken trådløs teknologi der er bedre at vælge til IoT-forbindelse, det er indlysende, at resultatet er baseret på brug. Du kan vælge det bedste ud fra dine specifikke forretningsbehov.
Til generelle formål, LoRa er en langt mere effektiv mulighed i tilfælde af IoT-applikationer, der kræver langdistancetransmission, lavt strømforbrug, stort antal forbindelser og lokationssporing. Typiske applikationer inkluderer smart vandmåleraflæsning, smart landbrug, smart parkeringsplads, køretøjssporing, sporing af personaleplacering, smart fællesskab og så videre. LoRa kan også integreres med andre teknologier såsom WiFi, Bluetooth, big data, og mere for at give bedre forbindelse.
I mellemtiden, Zigbee er også en pålidelig trådløs netværksløsning, som havde en lang historie inden for det industrielle område og bruges til fjernovervågning og -styring. Det bliver til som svar på den stigende efterspørgsel efter industriel automatisering til pålidelig trådløs datatransmission. Zigbee mesh-netværksløsningen vil i høj grad forbedre effektiviteten og interoperabiliteten af IoT-enheder.
