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, continues to open up new possibilities, revamping our businesses and lives. As the transmission basis of the IoT, wireless communication technology has become a hot topic, with various technologies bringing forth new ones to share a big pie of the IoT market. Among the most popular bezdrôtové technológie, this article will focus on the differences between LoRa and Zigbee.
IoT development: introduction to LoRa and 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, it is one of the wireless communication technologies of 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, low transmission rate and low power consumption. It takes its name from the zig-zag dance of honey bees, as bees always dance with their wings to communicate the location of the pollen to their companions.
As a short-range, low-complexity, slaby prud, lacná bezdrôtová komunikačná technológia, Bezdrôtová komunikačná technológia ZigBee je založená na IEEE802 15.4 bezdrôtový štandard v sieti, security and application software. The wide application of Zigbee in smart homes and industrial Internet of Things proves that it is a reliable and efficient wireless network solution.
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 is designed to operate at frequencies between 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: In terms of transmission range, 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, the range depends on numerous factors such as indoor or outdoor gateways, antenna used, atď. On average, LoRa can transmit signals over 3 miles (4.7 km) in urban areas and 10 miles (16 km) or more in rural areas.
Power consumption: The transmitting current of the LoRa chip is close to that of Zigbee, and the receiving current of LoRa is lower than that of Zigbee, both of which have lower power consumption. 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: The data transfer rate of LoRa varies from 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: LoRa network architecture adopts a star-of-stars topology, in which gateways relay messages between the individual end devices and the central network server. There are various network topologies in Zigbee, including star, tree, peer-to-peer and mesh networks. Each topology has different effects on the routing of messages and the connection of devices.
náklady: Due to the long-distance communication, strong wall-penetrating capability, and large system capacity of LoRa, the number of LoRa gateways required by the same number of terminals is much less than that of Zigbee gateways, which can save the networking cost of the system. Compared with Zigbee, the installation and deployment of LoRa devices are simpler, čo výrazne znižuje náklady na ich inštaláciu.
| LoRa | Zigbee | |
|---|---|---|
| Specifications authority | Aliancia LoRa | Zigbee Alliance |
| Year of development | 2009 | 1998 |
| Standard | 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 miles (4.7 km) in urban areas, 10 miles (16 km) or more in rural areas | 10 do 100 metrov |
| Power consumption | 300 bps do 37.5 kbps | low |
| Rýchlosť prenosu dát | lower compare to Zigbee | 20 kbps (868 MHz), 40Kb / s (915 MHz) , 250 kbps (2.4GHz) |
| Topológia | star | star, tree, peer-to-peer and mesh |
| náklady | low | middle |
| Aplikácia | used as Wide Area Network | used as LR-WPAN i.e. low rate wireless personal area network |
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: This is one of the prominent advantages of LoRa technology. Komunikačný dosah snímačov LoRa sa meria v kilometroch.
- Low power equals more battery: Low power consumption means LoRa devices have a longer battery life, which can achieve a battery life of more than 10 rokov.
- Pozoruhodná odolnosť voči rušeniu: LoRa adopts spread spectrum technology, which greatly improves the anti-interference ability of LoRa wireless communication. Even if signals are sent to the host with the same frequency simultaneously, these signals won’t interfere with each other, thus thoroughly addressing the pain point that wireless signal communication is easily interfered.
- Easy and fast deployment: The LoRa network basically adopts a star topology, 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 works on unlicensed radio networks, a ako zariadenia LoRa a nasadenia siete rastú, na tejto frekvencii môžete zaznamenať rušenie.
- Less secure: 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: There is more than one network structure of 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: Due to the short communication distance of 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: Zigbee wireless network involves a large number of terminal nodes and gateways, 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, and it formed an ecological chain of a certain scale in home automation and industrial field control. With the deepening of application, Zigbee’s own limitations make Zigbee products encounter a bottleneck. V rovnakom čase, LoRa is entering the IoT with strong momentum and becoming its strong rival.
LoRa vs Zigbee: what to choose for better connectivity
Comparing LoRa and Zigbee is like comparing apples and oranges. 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, which had a long standing history in the industrial field and is used for remote monitoring and control. It comes into being in response to the increasing demand for industrial automation for reliable wireless data transmission. Sieťové riešenie Zigbee výrazne zlepší efektivitu a interoperabilitu zariadení internetu vecí.
