V zadnjih nekaj desetletjih, internet stvari je močno napredoval, uveljavil se je kot tehnološki kralj na vseh področjih življenja. Vse od pametnih nosljivih naprav do avtomatizacije doma do pametnih mest, IoT je kot hiša v ognju, še naprej odpira nove možnosti, prenovo naših podjetij in življenj. Kot prenosna osnova IoT, brezžična komunikacijska tehnologija je postala vroča tema, z različnimi tehnologijami, ki prinašajo nove, da si delijo velik kolač trga IoT. Med najbolj priljubljenimi brezžične tehnologije, ta članek se bo osredotočil na razlike med LoRa in Zigbee.
razvoj interneta stvari: uvod v LoRa in Zigbee
V aplikacijah interneta stvari je veliko brezžičnih komunikacijskih tehnologij, ki lahko pomagajo vzpostaviti lokalno ali prostrano omrežje. Brezžična tehnologija LAN vključuje 2,4 GHz WiFi, Zigbee, Bluetooth, itd., in WAN vključuje 2G/3G/4G, itd. Pred prostranimi omrežji z nizko porabo energije (LPWAN), zdelo se je, kot da moraš izbirati med nizko močjo in dolgo razdaljo. S sprejetjem tehnologije LPWAN, možno je povečati komunikacijo na daljši doseg in zmanjšati porabo energije, hkrati pa prihranite pri dodatnih stroških.
Kaj je LoRa
LoRa pomeni radio dolgega dosega, ki je nizkoenergijski brezžični standard WAN, ki ga je sprejelo in promoviralo podjetje American Semtech Company. Temelji na tehnologiji razširjenega spektra, je ena od brezžičnih komunikacijskih tehnologij LPWAN, dobro deluje v smislu razdalje prenosa in porabe energije.
LoRa ima daljše razdalje kot druge brezžične tehnologije za enako porabo energije, zagotavlja preprost sistem z velikimi razdaljami, dolga življenjska doba baterije, in visoko zmogljivostjo za skaliranje senzorskih omrežij. Pokritost priključka Lora je 3-5 večja od tradicionalne radiofrekvenčne komunikacije. Trenutno, LoRa je bil populariziran po vsem svetu in postopoma uporabljen v internetu stvari.
Kaj je Zigbee
Zigbee je brezžični omrežni protokol za prenos na kratke razdalje, ki je primeren za prenos podatkov med vrsto elektronskih komponent s kratko razdaljo prenosa, nizka hitrost prenosa in nizka poraba energije. Ime je dobil po cik-cak plesu medonosnih čebel, saj čebele vedno plešejo s svojimi krili, da svojim spremljevalcem sporočijo lokacijo cvetnega prahu.
Kot strelec kratkega dosega, nizka zapletenost, nizka moč, poceni brezžična komunikacijska tehnologija, Brezžična komunikacijska tehnologija ZigBee temelji na IEEE802 15.4 brezžični standard v omrežju, varnostna in aplikativna programska oprema. Široka uporaba Zigbee v pametnih domovih in industrijskem internetu stvari dokazuje, da gre za zanesljivo in učinkovito brezžično omrežno rešitev..
Primerjava posameznih funkcij med LoRa in Zigbee
LoRa in Zigbee sta različna standarda za brezžično komunikacijo. Da razbijemo razlike, naslednji del vam bo pokazal nekaj pogostih in neobičajnih primerjav med LoRa in Zigbee.
Frekvenčni pas: LoRa je zasnovan za delovanje na frekvencah med 863 do 870 MHz v Evropi, 902 do 928 MHz v Ameriki, 915 do 928 MHz v Aziji, in 2.4 GHz po vsem svetu, medtem ko Zigbee oddaja prek 868MHz v Evropi, 915 MHz v Ameriki, in globalni standard 2,4 GHz Industrial Scientific and Medical (ISM) frekvenčni pas.
Obseg prenosa: Kar zadeva obseg prenosa, največji doseg za brezžične povezave na osnovi Zigbee je 100 m, medtem ko za LoRa, lahko sega tudi do 15-20 km. V LoRa, obseg je odvisen od številnih dejavnikov, kot so notranji ali zunanji prehodi, uporabljena antena, itd. V povprečju, LoRa lahko prenaša signale 3 milje (4.7 km) v urbanih območjih in 10 milje (16 km) ali več na podeželju.
Poraba energije: Oddajni tok čipa LoRa je blizu tistemu pri Zigbee, in sprejemni tok LoRa je manjši od toka Zigbee, oba imata manjšo porabo energije. Na splošno gledano, število podatkovnih paketov, ki jih pošlje in sprejme terminal sistema Zigbee v omrežju in normalnem delovanju, je večje kot pri LoRa, in te interakcije bodo povečale tudi porabo energije.
Hitrost prenosa podatkov: Hitrost prenosa podatkov LoRa se razlikuje od 300 bps do 37.5 kbps, odvisno od uporabljene pasovne širine in faktorja širjenja. Zigbee lahko dostavlja podatke s hitrostjo 250 kbps, 100 kbps, 40 kbps, in 20 kbps.
Topologija: Omrežna arhitektura LoRa uporablja topologijo zvezda-zvezda, v katerem prehodi posredujejo sporočila med posameznimi končnimi napravami in osrednjim omrežnim strežnikom. V Zigbeeju obstajajo različne omrežne topologije, vključno z zvezdico, drevo, peer-to-peer in mesh omrežja. Vsaka topologija ima različne učinke na usmerjanje sporočil in povezavo naprav.
Stroški: Zaradi komunikacije na daljavo, močna sposobnost prodiranja skozi steno, in velika zmogljivost sistema LoRa, število prehodov LoRa, ki jih zahteva enako število terminalov, je veliko manjše od števila prehodov Zigbee, kar lahko prihrani stroške omrežja sistema. V primerjavi z Zigbee, namestitev in postavitev LoRa naprav sta preprostejša, kar močno zmanjša stroške njihove namestitve.
| LoRa | Zigbee | |
|---|---|---|
| Organ za specifikacije | Zveza LoRa | Zigbee Alliance |
| Leto razvoja | 2009 | 1998 |
| Standardno | IEEE 802.15.4 | IEEE 802.15.4 |
| Frekvenčni pas | 863 do 870 MHz, 902 do 928 MHz, 915 do 928 MHz, 2.4 GHz po vsem svetu | 868MHz, 915 MHz, 2.4GHz |
| Obseg prenosa | 3 milje (4.7 km) v urbanih območjih, 10 milje (16 km) oz več na podeželju | 10 do 100 metrov |
| Poraba energije | 300 bps do 37.5 kbps | nizka |
| Hitrost prenosa podatkov | nižje v primerjavi z Zigbee | 20 kbps (868 MHz), 40Kbps (915 MHz) , 250 kbps (2.4GHz) |
| Topologija | zvezda | zvezda, drevo, peer-to-peer in mesh |
| Stroški | nizka | sredina |
| Uporaba | uporablja kot široko območje Omrežje | uporablja se kot LR-WPAN, tj. nizkostopenjsko brezžično osebno omrežje |
Kakšne so prednosti in slabosti LoRa in Zigbeeja
Različne funkcije LoRa in Zigbee določajo, da bosta imela različne prednosti in omejitve. Glede na njihove zgornje značilnosti, tukaj je uvod v glavne prednosti in omejitve LoRa in Zigbee.
Prednosti LoRa
- Daljši doseg: To je ena izmed vidnih prednosti tehnologije LoRa. Komunikacijski doseg senzorjev LoRa se meri v kilometrih.
- Nizka moč pomeni več baterije: Nizka poraba energije pomeni, da imajo naprave LoRa daljšo življenjsko dobo baterije, ki lahko doseže življenjsko dobo baterije več kot 10 leta.
- Izjemna odpornost na motnje: LoRa uporablja tehnologijo razširjenega spektra, kar močno izboljša sposobnost zaščite pred motnjami brezžične komunikacije LoRa. Tudi če so signali poslani gostitelju z isto frekvenco hkrati, ti signali ne bodo motili drug drugega, s čimer temeljito odpravimo bolečo točko, da se brezžična signalna komunikacija zlahka moti.
- Enostavna in hitra namestitev: Omrežje LoRa v bistvu sprejme zvezdasto topologijo, obravnava manjšo pasovno širino, in se enostavno razširi. Je očitna izbira za praktične uvedbe interneta stvari, kjer je prenos podatkov nestabilen.
Omejitve LoRa
- Ni idealno za velike količine podatkov: LoRa ni idealen za velike količine podatkov, ker obdeluje manj pasovne širine in prenaša manj podatkov.
- Radijska omrežja brez licence: LoRaWAN deluje na radijskih omrežjih brez licence, in z rastjo naprav LoRa in omrežnih uvedb, lahko pride do motenj na tej frekvenci.
- Manj varno: Omrežna plast LoRa in aplikacijska plast sta ustvarjena iz istega korenskega ključa in naključnega števila in nista ločena drug od drugega. Zato, obstajajo tveganja uhajanja zasebnosti podatkov in poseganja v podatke zaradi uhajanja zasebnega ključa.
Prednosti Zigbee
- Prilagodljiva mrežna struktura: Obstaja več kot ena omrežna struktura Zigbee, ampak zaradi kratke komunikacijske razdalje Zigbeeja in šibke sposobnosti prodiranja skozi stene, širitev omrežja je težavna.
- Visoka varnost: Zigbee uporablja šifrirni algoritem AES-128, ki zagotavlja tristopenjsko varnost med prenosom podatkov. Posamezne aplikacije lahko prilagodljivo določijo svoje varnostne lastnosti.
- Kratka zamuda: Kratka zakasnitev pomeni, da se Zigbee odzove takoj, običajno preklopi iz načina mirovanja v delovni način v 15 ms. Poleg tega, eno vozlišče se lahko poveže z omrežjem v 30 ms, nadaljnje varčevanje z energijo.
- Velika zmogljivost omrežja: Omrežje Zigbee vključuje do 255 Omrežna vozlišča Zigbee, od katerih je ena glavna naprava, druge pa podrejene naprave. Če so med seboj povezani preko omrežnega koordinatorja, celotno omrežje lahko podpira več kot precej 64,000 Omrežna vozlišča Zigbee.
Omejitve Zigbeeja
- Visoki stroški: Zaradi kratke komunikacijske razdalje Zigbeeja, stroški so visoki za aplikacije, ki zahtevajo namestitev velikega števila vozlišč. In ko gre kaj narobe, stroški zamenjave bodo visoki.
- Omejena pokritost prenosa: Omejena pokritost pomeni, da se Zigbee uporablja predvsem v notranjih okoljih in ne na prostem.
- Kompleksna namestitev: Brezžično omrežje Zigbee vključuje veliko število terminalskih vozlišč in prehodov, zato je mreženje zapleteno in širjenje omrežja težavno.
Različni primeri uporabe Zigbee in LoRa povezljivosti
LoRa in Zigbee sta rojena za popolnoma različne primere uporabe. Na podlagi prednosti prenosa na dolge razdalje LoRa, super sposobnost za preprečevanje motenj, in nizko porabo energije, njegovi običajni scenariji uporabe vključujejo pametna mesta, pametne domove, pametne zgradbe, pametno spremljanje okolja, pametno merjenje, pametno kmetijstvo, pametna kmetija, pametna industrija, pametna maloprodaja, pametna logistika, Inteligentna požarna zaščita, itd. Če smo natančni, Lora omogoča, da se scenariji uporabe brezhibno razširijo od notranjih do zunanjih in celo do celotne skupnosti.
Širok komunikacijski frekvenčni pas in kratka komunikacijska razdalja določata implementacijo rešitve Zigbee. Pogosti scenariji uporabe vključujejo pametni dom, pametno merjenje, pametno kmetijstvo, pametno energijo, itd. Zigbee je bolj zaželen na področju avtomatskega nadzora in daljinskega upravljanja, in je oblikoval ekološko verigo določenega obsega v domači avtomatizaciji in nadzoru industrijskega polja. S poglabljanjem nanosa, Lastne omejitve Zigbee povzročajo, da izdelki Zigbee naletijo na ozko grlo. Ob istem času, LoRa z močnim zagonom vstopa v IoT in postaja njegov močan tekmec.
LoRa proti Zigbeeju: kaj izbrati za boljšo povezljivost
Primerjati LoRa in Zigbee je kot primerjati jabolka in pomaranče. LoRa je boljši od Zigbeeja glede dosega in porabe energije. Zigbee je priljubljen pri komunikaciji kratkega dosega in v zaprtih prostorih. O tem, katero brezžično tehnologijo je bolje izbrati za povezljivost IoT, očitno je, da rezultat temelji na uporabi. Izberete lahko najboljše glede na vaše specifične poslovne potrebe.
Za splošne namene, LoRa je veliko bolj učinkovita možnost v primeru aplikacij IoT, ki zahtevajo prenos na dolge razdalje, nizka poraba energije, veliko število povezav in sledenje lokaciji. Tipične aplikacije vključujejo pametno odčitavanje vodomerov, pametno kmetijstvo, pametno parkirišče, sledenje vozilu, sledenje lokacije osebja, pametna skupnost in tako naprej. LoRa je mogoče integrirati tudi z drugimi tehnologijami, kot je WiFi, Bluetooth, veliki podatki, in več za zagotavljanje boljše povezljivosti.
medtem, Zigbee je tudi zanesljiva brezžična omrežna rešitev, ki ima dolgo zgodovino na industrijskem področju in se uporablja za daljinsko spremljanje in nadzor. Nastal je kot odgovor na vse večje povpraševanje po industrijski avtomatizaciji za zanesljiv brezžični prenos podatkov. Omrežna rešitev Zigbee mesh bo močno izboljšala učinkovitost in interoperabilnost naprav IoT.
