LoRa gegen Zigbee: Das ist die bessere Technologie für IoT-Konnektivität

LoRa gegen Zigbee: Das ist die bessere Technologie für IoT-Konnektivität
LoRa gegen Zigbee

In den letzten Jahrzehnten, Das Internet der Dinge hat große Fortschritte gemacht, etabliert sich als Technologiekönig in allen Lebensbereichen. Von Smart Wearables über Heimautomatisierung bis hin zu Smart Cities, IoT ist wie ein brennendes Haus, eröffnet immer wieder neue Möglichkeiten, unsere Geschäfte und unser Leben neu gestalten. Als Übertragungsbasis des IoT, Die drahtlose Kommunikationstechnologie ist zu einem heißen Thema geworden, mit verschiedenen Technologien, die neue hervorbringen, um einen großen Kuchen des IoT-Marktes zu teilen. Zu den beliebtesten drahtlose Technologien, Dieser Artikel konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen LoRa und Zigbee.

IoT-Entwicklung: Einführung in LoRa und Zigbee

Es gibt viele drahtlose Kommunikationstechnologien in IoT-Anwendungen, die dabei helfen können, ein lokales oder weiträumiges Netzwerk aufzubauen. Die drahtlose Technologie des LAN beinhaltet 2,4 GHz WiFi, Zigbee, Bluetooth, etc., und das WAN umfasst 2G/3G/4G, etc. Vor Low-Power-Wide Area Networks (LPWAN), Es schien, als müssten Sie sich zwischen geringer Leistung und großer Reichweite entscheiden. Mit der Einführung der LPWAN-Technologie, Es ist möglich, die Kommunikation über größere Reichweiten und den geringeren Stromverbrauch zu maximieren, bei gleichzeitiger Einsparung von Zusatzkosten.

Was ist LoRa

LoRa steht für Langstreckenfunk, Dabei handelt es sich um einen drahtlosen WAN-Standard mit geringem Stromverbrauch, der von der American Semtech Company übernommen und gefördert wird. Basierend auf Spread-Spectrum-Technologie, es ist eine der drahtlosen Kommunikationstechnologien von LPWAN, gute Leistung in Bezug auf Übertragungsdistanz und Stromverbrauch.

LoRa hat längere Distanzen als andere drahtlose Technologien bei gleichem Stromverbrauch, Bereitstellung eines einfachen Systems mit großen Entfernungen, lange Akkulaufzeit, und hohe Kapazität zur Skalierung von Sensornetzwerken. Die Abdeckung der Lora-Verbindung ist 3-5 Mal so hoch wie bei herkömmlicher Hochfrequenzkommunikation. Derzeit, LoRa wurde auf der ganzen Welt populär gemacht und nach und nach auf das Internet der Dinge angewendet.

Was ist Zigbee

Zigbee ist ein drahtloses Netzwerkprotokoll für die Übertragung über kurze Distanzen, die für die Datenübertragung zwischen einer Reihe elektronischer Komponenten mit kurzer Übertragungsdistanz geeignet ist, niedrige Übertragungsrate und geringer Stromverbrauch. Es hat seinen Namen vom Zick-Zack-Tanz der Honigbienen, wie Bienen immer mit ihren Flügeln tanzen, um ihren Gefährten den Ort des Pollens mitzuteilen.

Als Nahbereich, geringe Komplexität, geringer Strom, kostengünstige drahtlose Kommunikationstechnologie, Die drahtlose ZigBee-Kommunikationstechnologie basiert auf IEEE802 15.4 Wireless-Standard in Netzwerken, Sicherheits- und Anwendungssoftware. Die breite Anwendung von Zigbee in Smart Homes und dem industriellen Internet der Dinge beweist, dass es sich um eine zuverlässige und effiziente drahtlose Netzwerklösung handelt.

Feature-by-Feature-Vergleich zwischen LoRa und Zigbee

LoRa und Zigbee sind unterschiedliche Standards für die drahtlose Kommunikation. Um die Unterschiede aufzuschlüsseln, Der folgende Teil zeigt Ihnen einige der üblichen und ungewöhnlichen Vergleiche zwischen LoRa und Zigbee.

Frequenzband: LoRa wurde entwickelt, um bei Frequenzen zwischen zu arbeiten 863 zu 870 MHz in Europa, 902 zu 928 MHz in Amerika, 915 zu 928 MHz in Asien, und 2.4 GHz weltweit, während Zigbee in Europa über 868 MHz sendet, 915 MHz in Amerika, und der globale Standard 2,4 GHz Industrial Scientific and Medical (ISM) Frequenzband.

Übertragungsreichweite: Apropos Übertragungsreichweite, die maximale Reichweite für Zigbee-basierte Funkverbindungen beträgt 100 m, während für LoRa, es kann gut bis zu verlängern 15-20 km. Bei LoRa, Die Reichweite hängt von zahlreichen Faktoren wie Indoor- oder Outdoor-Gateways ab, Antenne verwendet, etc. Im Durchschnitt, LoRa kann Signale übertragen 3 Meilen (4.7 km) in städtischen Gebieten u 10 Meilen (16 km) oder mehr in ländlichen Gebieten.

Energieverbrauch: Der Sendestrom des LoRa-Chips kommt dem von Zigbee nahe, und der Empfangsstrom von LoRa ist niedriger als der von Zigbee, Beide haben einen geringeren Stromverbrauch. Allgemein gesagt, Die Anzahl der Datenpakete, die vom Terminal des Zigbee-Systems im Netzwerk- und Normalbetrieb gesendet und empfangen werden, ist größer als die von LoRa, und diese Wechselwirkungen werden auch den Stromverbrauch erhöhen.

Datenrate: Die Datenübertragungsrate von LoRa variiert von 300 bps zu 37.5 kbps, je nach verwendeter Bandbreite und Spreizfaktor. Zigbee ist in der Lage, Daten mit einer Rate von zu liefern 250 kbps, 100 kbps, 40 kbps, und 20 kbps.

Topologie: Die LoRa-Netzwerkarchitektur verwendet eine Star-of-Stars-Topologie, bei denen Gateways Nachrichten zwischen den einzelnen Endgeräten und dem zentralen Netzwerkserver weiterleiten. Es gibt verschiedene Netzwerktopologien in Zigbee, inklusive Stern, Baum, Peer-to-Peer- und Mesh-Netzwerke. Jede Topologie hat unterschiedliche Auswirkungen auf das Routing von Nachrichten und die Verbindung von Geräten.

Kosten: Aufgrund der Fernkommunikation, starke Wanddurchdringungsfähigkeit, und große Systemkapazität von LoRa, Die Anzahl der LoRa-Gateways, die von der gleichen Anzahl von Terminals benötigt werden, ist viel geringer als die von Zigbee-Gateways, wodurch die Netzwerkkosten des Systems eingespart werden können. Verglichen mit Zigbee, Die Installation und Bereitstellung von LoRa-Geräten ist einfacher, was ihre Installationskosten erheblich reduziert.

LoRaZigbee
SpezifikationsbehördeNachfolgend finden Sie eine Tabelle, die LoRaWAN mit anderen IoT-Technologieprotokollen vergleichtZigbee-Allianz
Jahr der Entwicklung20091998
Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, die LoRaWAN mit anderen IoT-Technologieprotokollen vergleichtIEEE 802.15.4IEEE 802.15.4
Frequenzband863 zu 870 MHz, 902 zu
928 MHz, 915 zu 928
MHz, 2.4 GHz weltweit
868MHz, 915 MHz, 2.4GHz
Übertragungsreichweite3 Meilen (4.7 km) in städtischen Gebieten, 10 Meilen (16 km) oder
eher im ländlichen Raum
10 zu 100 Meter
Energieverbrauch300 bps zu 37.5 kbpsniedrig
Datenrateniedriger im Vergleich zu Zigbee20 kbps (868 MHz),
40Kbps (915 MHz) , 250 kbps (2.4GHz)
TopologieSternStern, Baum, Peer-to-Peer und Mesh
KostenniedrigMitte
Anwendungals Wide Area genutzt
Netzwerk
verwendet als LR-WPAN d.h. drahtloses Personal Area Network mit niedriger Rate

Was sind die Vor- und Nachteile von LoRa und Zigbee?

Die unterschiedlichen Merkmale von LoRa und Zigbee bestimmen, dass sie unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen haben. Basierend auf ihren oben genannten Besonderheiten, Hier ist eine Einführung in die wichtigsten Vorteile und Einschränkungen von LoRa und Zigbee.

Vorteile und Einschränkungen von LoRa

Vorteile von LoRa

Längere Reichweite: Dies ist einer der herausragenden Vorteile der LoRa-Technologie. Die Kommunikationsreichweite von LoRa-Sensoren wird in Kilometern gemessen.

Niedriger Stromverbrauch entspricht mehr Batterie: Geringer Stromverbrauch bedeutet, dass LoRa-Geräte eine längere Akkulaufzeit haben, die eine Akkulaufzeit von mehr als erreichen können 10 Jahre.

Bemerkenswerte Störfestigkeit: LoRa übernimmt die Spread-Spectrum-Technologie, Dies verbessert die Anti-Interferenz-Fähigkeit der drahtlosen LoRa-Kommunikation erheblich. Auch wenn gleichzeitig Signale mit der gleichen Frequenz an den Host gesendet werden, Diese Signale stören sich nicht, Dadurch wird der Schmerzpunkt, dass die drahtlose Signalkommunikation leicht gestört werden kann, gründlich angegangen.

Einfache und schnelle Bereitstellung: Das LoRa-Netzwerk nimmt grundsätzlich eine Sterntopologie an, verarbeitet weniger Bandbreite, und lässt sich einfach erweitern. Es ist eine offensichtliche Wahl für praktische IoT-Bereitstellungen, bei denen die Datenübertragung instabil ist.

Einschränkungen von LoRa

Nicht ideal für große Datennutzlasten: LoRa ist nicht ideal für große Datennutzlasten, da es weniger Bandbreite verarbeitet und weniger Datennutzlasten überträgt.

Nicht lizenzierte Funknetze: LoRaWAN funktioniert in nicht lizenzierten Funknetzen, und wenn LoRa-Geräte und Netzwerkbereitstellungen wachsen, Auf dieser Frequenz können Störungen auftreten.

Weniger sicher: Die LoRa-Netzwerkschicht und die Anwendungsschicht werden aus demselben Root-Key und derselben Zufallszahl generiert und sind nicht voneinander isoliert. Deswegen, Es besteht das Risiko eines Datenschutzlecks und einer Datenmanipulation aufgrund eines Lecks privater Schlüssel.

Vorteile und Einschränkungen von Zigbee

Vorteile von Zigbee

Flexible Netzwerkstruktur: Es gibt mehr als eine Netzwerkstruktur von Zigbee, aber aufgrund der kurzen Kommunikationsentfernung von Zigbee und der schwachen Fähigkeit, Wände zu durchdringen, Netzausbau ist schwierig.

Hohe Sicherheit: Zigbee verwendet den AES-128-Verschlüsselungsalgorithmus, die dreistufige Sicherheit während der Datenübertragung bietet. Einzelne Anwendungen können ihre Sicherheitseigenschaften flexibel bestimmen.

Kurze Verzögerung: Kurze Verzögerung bedeutet, dass Zigbee umgehend antwortet, Typischerweise wird in 15 ms vom Schlaf- in den Arbeitsmodus gewechselt. darüber hinaus, Ein Knoten kann sich in 30 ms mit dem Netzwerk verbinden, weitere Stromeinsparung.

Große Netzwerkkapazität: Ein Zigbee-Netzwerk umfasst bis zu 255 Zigbee-Netzwerkknoten, von denen eines ein Master-Gerät und die anderen Slave-Geräte sind. Wenn sie über einen Netzwerkkoordinator miteinander verbunden sind, das gesamte Netzwerk kann mehr als beachtlich unterstützen 64,000 Zigbee-Netzwerkknoten.

Einschränkungen von Zigbee

Hohe Kosten: Aufgrund der kurzen Kommunikationsentfernung von Zigbee, Die Kosten sind hoch für Anwendungen, die den Einsatz einer großen Anzahl von Knoten erfordern. Und wenn etwas schief geht, Die Wiederbeschaffungskosten werden hoch sein.

Begrenzte Übertragungsabdeckung: Die begrenzte Abdeckung bedeutet, dass Zigbee hauptsächlich in Innenräumen und nicht im Außenbereich eingesetzt wird.

Komplexe Bereitstellung: Das drahtlose Zigbee-Netzwerk umfasst eine große Anzahl von Endknoten und Gateways, Daher ist die Vernetzung kompliziert und die Netzwerkerweiterung schwierig.

Verschiedene Anwendungsfälle von Zigbee- und LoRa-Konnektivität

LoRa und Zigbee wurden für völlig unterschiedliche Anwendungsfälle entwickelt. Basierend auf den Vorteilen der Langstreckenübertragung von LoRa, super Anti-Jamming-Fähigkeit, und geringer Stromverbrauch, Zu den gängigen Anwendungsszenarien gehören Smart Cities, intelligente Häuser, intelligente Gebäude, intelligente Umweltüberwachung, intelligente Messung, intelligente Landwirtschaft, intelligenter Bauernhof, intelligente Industrie, intelligenter Einzelhandel, intelligente Logistik, Intelligenter Brandschutz, etc. Um genau zu sein, Lora sorgt dafür, dass sich die Anwendungsszenarien nahtlos von drinnen nach draußen und sogar auf die gesamte Gemeinde erstrecken.

Das breite Kommunikationsfrequenzband und die kurze Kommunikationsentfernung bestimmen die Implementierung der Zigbee-Lösung. Gängige Anwendungsszenarien sind Smart Home, intelligente Messung, intelligente Landwirtschaft, intelligente Energie, etc. Zigbee wird eher im Bereich der automatischen Steuerung und der Fernsteuerung bevorzugt, und es bildete eine ökologische Kette von gewissem Ausmaß in der Heimautomatisierung und der industriellen Feldsteuerung. Mit der Vertiefung der Anwendung, Die eigenen Einschränkungen von Zigbee führen dazu, dass Zigbee-Produkte auf einen Engpass stoßen. Zur selben Zeit, LoRa tritt mit starker Dynamik in das IoT ein und wird zu seinem starken Rivalen.

LoRa gegen Zigbee: was Sie für eine bessere Konnektivität wählen sollten

Der Vergleich von LoRa und Zigbee ist wie der Vergleich von Äpfeln und Birnen. LoRa ist Zigbee in Sachen Reichweite und Stromverbrauch überlegen. Zigbee wird in der Nahbereichskommunikation und in Innenräumen bevorzugt. Welche drahtlose Technologie ist besser für die IoT-Konnektivität zu wählen?, Es ist offensichtlich, dass das Ergebnis auf der Nutzung basiert. Sie können das Beste entsprechend Ihren spezifischen Geschäftsanforderungen auswählen.

Für allgemeine Zwecke, LoRa ist eine weitaus effektivere Option bei IoT-Anwendungen, die eine Übertragung über große Entfernungen erfordern, Energieeffizient, große Anzahl von Verbindungen und Standortverfolgung. Zu den typischen Anwendungen gehört das intelligente Auslesen von Wasserzählern, intelligente Landwirtschaft, intelligenter Parkplatz, Fahrzeugverfolgung, Ortung des Personals, Smart-Community und so weiter. LoRa kann auch mit anderen Technologien wie WiFi integriert werden, Bluetooth, Große Daten, und mehr, um eine bessere Konnektivität bereitzustellen.

In der Zwischenzeit, Zigbee ist auch eine zuverlässige drahtlose Netzwerklösung, das eine lange Geschichte im industriellen Bereich hat und zur Fernüberwachung und -steuerung verwendet wird. Es entsteht als Antwort auf die steigende Nachfrage der industriellen Automatisierung nach zuverlässiger drahtloser Datenübertragung. Die Zigbee-Mesh-Netzwerklösung wird die Effizienz und Interoperabilität von IoT-Geräten erheblich verbessern.

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