Za posledných niekoľko desaťročí, Internet vecí dosiahol významný pokrok, etablovať sa ako technologický kráľ vo všetkých oblastiach života. Od inteligentných nositeľných zariadení cez domácu automatizáciu až po inteligentné mestá, IoT je ako horiaci dom, stále otvára nové možnosti, renovácia našich podnikov a životov. Ako prenosový základ internetu vecí, Bezdrôtová komunikačná technológia sa stala horúcou témou, s rôznymi technológiami, ktoré prinášajú nové, aby sa podelili o veľký koláč trhu internetu vecí. Medzi najobľúbenejšie bezdrôtové technológie, tento článok sa zameria na rozdiely medzi LoRa a Zigbee.
rozvoj internetu vecí: úvod do LoRa a Zigbee
V aplikáciách internetu vecí existuje veľa bezdrôtových komunikačných technológií, ktoré môžu pomôcť vytvoriť lokálnu alebo rozľahlú sieť. Bezdrôtová technológia LAN zahŕňa 2,4 GHz WiFi, Zigbee, Bluetooth, atď., a WAN zahŕňa 2G/3G/4G, atď. Pred rozľahlými sieťami s nízkym výkonom (LPWAN), zdalo sa, že ste si museli vybrať medzi nízkym výkonom a dlhou vzdialenosťou. S prijatím technológie LPWAN, je možné maximalizovať komunikáciu na dlhší dosah a nižšiu spotrebu energie, a zároveň ušetriť na dodatočných nákladoch.
Čo je LoRa
LoRa znamená rádio s dlhým dosahom, čo je nízkoenergetický bezdrôtový štandard WAN prijatý a podporovaný spoločnosťou American Semtech Company. Založené na technológii rozprestretého spektra, je to jedna z bezdrôtových komunikačných technológií LPWAN, funguje dobre z hľadiska prenosovej vzdialenosti a spotreby energie.
LoRa má dlhšie vzdialenosti ako iné bezdrôtové technológie pri rovnakej spotrebe energie, poskytuje jednoduchý systém s dlhými vzdialenosťami, dlhá výdrž batérie, a vysoká kapacita na škálovanie senzorových sietí. Pokrytie spojenia Lora je 3-5 krát viac ako pri tradičnej rádiofrekvenčnej komunikácii. V súčasnosti, LoRa sa spopularizovala po celom svete a postupne sa aplikovala na internet vecí.
Čo je Zigbee
Zigbee je bezdrôtový sieťový protokol pre prenos na krátke vzdialenosti, ktorý je vhodný na prenos dát medzi radom elektronických komponentov s krátkou prenosovou vzdialenosťou, nízka prenosová rýchlosť a nízka spotreba energie. Svoj názov má podľa cik-cak tanca včiel medonosných, ako včely vždy tancujú svojimi krídlami, aby oznámili polohu peľu svojim spoločníkom.
Ako krátky dosah, nízka zložitosť, slaby prud, lacná bezdrôtová komunikačná technológia, Bezdrôtová komunikačná technológia ZigBee je založená na IEEE802 15.4 bezdrôtový štandard v sieti, bezpečnostný a aplikačný softvér. Široké uplatnenie Zigbee v inteligentných domácnostiach a priemyselnom internete vecí dokazuje, že ide o spoľahlivé a efektívne bezdrôtové sieťové riešenie..
Porovnanie jednotlivých funkcií medzi LoRa a Zigbee
LoRa a Zigbee sú rôzne štandardy pre bezdrôtovú komunikáciu. Aby sme rozobrali rozdiely, nasledujúca časť vám ukáže niektoré bežné a nezvyčajné porovnania medzi LoRa a Zigbee.
Frekvenčné pásmo: LoRa je navrhnutý tak, aby fungoval pri frekvenciách medzi 863 do 870 MHz v Európe, 902 do 928 MHz v Amerike, 915 do 928 MHz v Ázii, a 2.4 GHz na celom svete, zatiaľ čo Zigbee v Európe prenáša cez 868 MHz, 915 MHz v Amerike, a celosvetový štandard 2,4 GHz Industrial Scientific and Medical (ISM) frekvenčné pásmo.
Rozsah prenosu: Z hľadiska dosahu prenosu, maximálny dosah pre bezdrôtové pripojenia založené na Zigbee je 100 m, zatiaľ čo pre LoRa, môže sa predĺžiť až na 15-20 km. V LoRa, rozsah závisí od mnohých faktorov, ako sú vnútorné alebo vonkajšie brány, použitá anténa, atď. V priemere, LoRa môže prenášať signály cez 3 míľ (4.7 km) v mestských oblastiach a 10 míľ (16 km) alebo viac vo vidieckych oblastiach.
Spotreba energie: Vysielací prúd čipu LoRa je blízky prúdu Zigbee, a prijímací prúd LoRa je nižší ako prúd Zigbee, obe majú nižšiu spotrebu energie. Všeobecne povedané, počet dátových paketov odoslaných a prijatých terminálom systému Zigbee v sieti a normálnej prevádzke je väčší ako počet LoRa, a tieto interakcie tiež zvýšia spotrebu energie.
Rýchlosť prenosu dát: Rýchlosť prenosu dát LoRa sa líši od 300 bps do 37.5 kbps, v závislosti od použitej šírky pásma a faktora šírenia. Zigbee je schopný dodávať dáta rýchlosťou 250 kbps, 100 kbps, 40 kbps, a 20 kbps.
Topológia: Architektúra siete LoRa využíva topológiu hviezd, v ktorých brány prenášajú správy medzi jednotlivými koncovými zariadeniami a centrálnym sieťovým serverom. V Zigbee existujú rôzne topológie siete, vrátane hviezdy, strom, peer-to-peer a mesh siete. Každá topológia má iný vplyv na smerovanie správ a pripojenie zariadení.
náklady: Z dôvodu komunikácie na diaľku, silná schopnosť prenikať do steny, a veľká systémová kapacita LoRa, počet brán LoRa požadovaných rovnakým počtom terminálov je oveľa menší ako počet brán Zigbee, čo môže ušetriť náklady na sieťové pripojenie systému. V porovnaní so Zigbee, inštalácia a nasadenie zariadení LoRa sú jednoduchšie, čo výrazne znižuje náklady na ich inštaláciu.
| LoRa | Zigbee | |
|---|---|---|
| Úrad pre špecifikácie | Aliancia LoRa | Aliancia Zigbee |
| Rok vývoja | 2009 | 1998 |
| Štandardné | IEEE 802.15.4 | IEEE 802.15.4 |
| Frekvenčné pásmo | 863 do 870 MHz, 902 do 928 MHz, 915 do 928 MHz, 2.4 GHz na celom svete | 868MHz, 915 MHz, 2.4GHz |
| Rozsah prenosu | 3 míľ (4.7 km) v mestských oblastiach, 10 míľ (16 km) alebo viac vo vidieckych oblastiach | 10 do 100 metrov |
| Spotreba energie | 300 bps do 37.5 kbps | nízka |
| Rýchlosť prenosu dát | nižšia v porovnaní so Zigbee | 20 kbps (868 MHz), 40Kb / s (915 MHz) , 250 kbps (2.4GHz) |
| Topológia | hviezda | hviezda, strom, peer-to-peer a mesh |
| náklady | nízka | stredná |
| Aplikácia | používa sa ako Wide Area sieť | používa sa ako LR-WPAN t.j. nízkorýchlostná bezdrôtová osobná sieť |
Aké sú výhody a nevýhody LoRa a Zigbee
Rôzne funkcie LoRa a Zigbee určujú, že budú mať rôzne výhody a obmedzenia. Na základe ich vyššie uvedených špeciálnych vlastností, tu je úvod k hlavným výhodám a obmedzeniam LoRa a Zigbee.
Výhody LoRa
- Dlhší dosah: Toto je jedna z hlavných výhod technológie LoRa. Komunikačný dosah snímačov LoRa sa meria v kilometroch.
- Nízka energia rovná viac batérie: Nízka spotreba energie znamená, že zariadenia LoRa majú dlhšiu výdrž batérie, ktoré môžu dosiahnuť životnosť batérie viac ako 10 rokov.
- Pozoruhodná odolnosť voči rušeniu: LoRa využíva technológiu rozprestretého spektra, čo výrazne zlepšuje schopnosť bezdrôtovej komunikácie LoRa proti rušeniu. Aj keď sú signály odosielané hostiteľovi s rovnakou frekvenciou súčasne, tieto signály sa nebudú navzájom rušiť, čím sa dôkladne rieši problém, že komunikácia bezdrôtového signálu je ľahko rušená.
- Jednoduché a rýchle nasadenie: Sieť LoRa v podstate využíva hviezdicovú topológiu, zvláda menšiu šírku pásma, a ľahko sa rozširuje. Je to jasná voľba pre praktické nasadenia internetu vecí, kde je prenos dát nestabilný.
Obmedzenia LoRa
- Nie je ideálne pre veľké množstvo dát: LoRa nie je ideálny pre veľké dátové zaťaženie, pretože spracováva menšiu šírku pásma a prenáša menšie dátové zaťaženie.
- Rádiové siete bez licencie: LoRaWAN funguje na nelicencovaných rádiových sieťach, a ako zariadenia LoRa a nasadenia siete rastú, na tejto frekvencii môžete zaznamenať rušenie.
- Menej bezpečné: Sieťová vrstva LoRa a aplikačná vrstva sú generované z rovnakého koreňového kľúča a náhodného čísla a nie sú od seba izolované. Preto, existuje riziko úniku súkromia a manipulácie s údajmi v dôsledku úniku súkromného kľúča.
Výhody Zigbee
- Flexibilná štruktúra siete: Existuje viac ako jedna sieťová štruktúra Zigbee, ale kvôli krátkej komunikačnej vzdialenosti Zigbee a slabej schopnosti prenikať cez steny, rozšírenie siete je náročné.
- Vysoká bezpečnosť: Zigbee používa šifrovací algoritmus AES-128, ktorý poskytuje trojúrovňové zabezpečenie pri prenose dát. Jednotlivé aplikácie môžu flexibilne určiť svoje bezpečnostné vlastnosti.
- Krátke oneskorenie: Krátke oneskorenie znamená, že Zigbee reaguje rýchlo, zvyčajne prepnutie z režimu spánku do pracovného režimu za 15 ms. Navyše, jeden uzol sa môže pripojiť k sieti za 30 ms, ďalšiu úsporu energie.
- Veľká kapacita siete: Sieť Zigbee zahŕňa až 255 Sieťové uzly Zigbee, z ktorých jedno je hlavné zariadenie a ostatné sú podriadené zariadenia. Ak sú navzájom prepojené cez sieťového koordinátora, celá sieť môže podporovať viac než značné 64,000 Sieťové uzly Zigbee.
Obmedzenia Zigbee
- Vysoká cena: Kvôli krátkej komunikačnej vzdialenosti Zigbee, náklady sú vysoké pre aplikácie vyžadujúce nasadenie veľkého počtu uzlov. A keď sa niečo pokazí, náklady na výmenu budú vysoké.
- Obmedzené pokrytie prenosom: Obmedzené pokrytie znamená, že Zigbee sa primárne používa vo vnútorných prostrediach a nie vonku.
- Komplexné nasadenie: Bezdrôtová sieť Zigbee zahŕňa veľký počet koncových uzlov a brán, takže vytváranie sietí je komplikované a rozširovanie siete je ťažké.
Rôzne prípady použitia pripojenia Zigbee a LoRa
LoRa a Zigbee sú zrodené pre úplne odlišné prípady použitia. Na základe výhod diaľkového prenosu LoRa, super schopnosť proti zasekávaniu, a nízka spotreba energie, jeho bežné aplikačné scenáre zahŕňajú inteligentné mestá, inteligentné domy, inteligentné budovy, inteligentné monitorovanie životného prostredia, inteligentné meranie, inteligentné poľnohospodárstvo, inteligentná farma, inteligentný priemysel, inteligentný maloobchod, inteligentná logistika, Inteligentná protipožiarna ochrana, atď. Byť presný, Lora umožňuje, aby sa scenáre aplikácií plynulo rozširovali z interiéru do exteriéru a dokonca aj do celej komunity.
Široké komunikačné frekvenčné pásmo a krátka komunikačná vzdialenosť určujú implementáciu riešenia Zigbee. Bežné scenáre aplikácií zahŕňajú inteligentnú domácnosť, inteligentné meranie, inteligentné poľnohospodárstvo, inteligentná energia, atď. Zigbee je preferovanejší v oblasti automatického ovládania a diaľkového ovládania, a vytvorila ekologický reťazec určitého rozsahu v domácej automatizácii a riadení priemyselných polí. S prehlbovaním aplikácie, Vlastné obmedzenia Zigbee spôsobujú, že produkty Zigbee sa stretávajú s prekážkou. V rovnakom čase, LoRa vstupuje do IoT so silnou dynamikou a stáva sa jeho silným rivalom.
LoRa vs Zigbee: čo si vybrať pre lepšiu konektivitu
Porovnávať LoRa a Zigbee je ako porovnávať jablká a pomaranče. LoRa je lepšia ako Zigbee, pokiaľ ide o dosah a spotrebu energie. Zigbee je obľúbený v komunikácii na krátke vzdialenosti a vo vnútornom prostredí. Pokiaľ ide o to, ktorú bezdrôtovú technológiu je lepšie zvoliť pre pripojenie k internetu vecí, je zrejmé, že výsledok je založený na použití. Môžete si vybrať to najlepšie podľa vašich špecifických obchodných potrieb.
Na všeobecné účely, LoRa je oveľa efektívnejšia možnosť v prípade aplikácií IoT, ktoré vyžadujú prenos na veľké vzdialenosti, nízka spotreba energie, veľký počet spojení a sledovanie polohy. Medzi typické aplikácie patrí inteligentný odpočet vodomerov, inteligentné poľnohospodárstvo, inteligentné parkovisko, sledovanie vozidla, sledovanie polohy personálu, inteligentná komunita a pod. LoRa je možné integrovať aj s inými technológiami, ako je WiFi, Bluetooth, veľké dáta, a ďalšie, aby sa zabezpečila lepšia konektivita.
Medzitým, Zigbee je tiež spoľahlivé bezdrôtové sieťové riešenie, ktorý má dlhú históriu v priemyselnej oblasti a používa sa na diaľkové monitorovanie a ovládanie. Vzniká ako reakcia na zvyšujúci sa dopyt po priemyselnej automatizácii pre spoľahlivý bezdrôtový prenos dát. Sieťové riešenie Zigbee výrazne zlepší efektivitu a interoperabilitu zariadení internetu vecí.
