Under de senaste decennierna, Internet of Things har gjort betydande framsteg, etablera sig som teknikkungen i alla samhällsskikt. Allt från smarta bärbara enheter till hemautomation till smarta städer, IoT är som ett hus som brinner, fortsätter att öppna upp nya möjligheter, förnya våra verksamheter och liv. Som överföringsbas för IoT, trådlös kommunikationsteknik har blivit ett hett ämne, med olika tekniker som tar fram nya för att dela en stor kaka av IoT-marknaden. Bland de mest populära trådlös teknik, den här artikeln kommer att fokusera på skillnaderna mellan LoRa och Zigbee.
IoT-utveckling: introduktion till LoRa och Zigbee
Det finns många trådlösa kommunikationsteknologier i IoT-applikationer som kan hjälpa till att etablera ett lokalt eller wide area-nätverk. Den trådlösa tekniken för LAN involverar 2,4 GHz WiFi, Zigbee, Blåtand, etc., och WAN inkluderar 2G/3G/4G, etc. Innan breda nätverk med låg effekt (LPWAN), det verkade som att du var tvungen att välja mellan låg effekt och lång distans. Med antagandet av LPWAN-teknik, det är möjligt att maximera kommunikation med längre räckvidd och lägre energiförbrukning, samtidigt som du sparar på extra kostnader.
Vad är LoRa
LoRa står för långdistansradio, som är en trådlös WAN-standard med låg effekt som antagits och marknadsförs av American Semtech Company. Baserat på spridningsteknik, det är en av LPWAN:s trådlösa kommunikationsteknologier, presterar bra när det gäller överföringsavstånd och strömförbrukning.
LoRa har längre avstånd än andra trådlösa teknologier för samma strömförbrukning, ger ett enkelt system med långa avstånd, lång batteritid, och hög kapacitet att skala sensornätverk. Täckningen av Lora-anslutningen är 3-5 gånger så mycket som traditionell radiofrekvenskommunikation. För närvarande, LoRa har populariserats över hela världen och gradvis tillämpats på Internet of Things.
Vad är Zigbee
Zigbee är ett trådlöst nätverksprotokoll för kortdistansöverföring, som är lämplig för dataöverföring mellan en serie elektroniska komponenter med kort överföringsavstånd, låg överföringshastighet och låg strömförbrukning. Den har fått sitt namn från honungsbinas zick-sackdans, som bin alltid dansar med sina vingar för att kommunicera platsen för pollen till sina följeslagare.
Som kortdistans, låg komplexitet, låg effekt, låg kostnad trådlös kommunikationsteknik, ZigBee trådlös kommunikationsteknik är baserad på IEEE802 15.4 trådlös standard i nätverk, säkerhet och tillämpningsprogram. Den breda tillämpningen av Zigbee i smarta hem och industriella Internet of Things bevisar att det är en pålitlig och effektiv trådlös nätverkslösning.
Jämförelse för funktion mellan LoRa och Zigbee
LoRa och Zigbee är olika standarder för trådlös kommunikation. För att bryta ner skillnaderna, Följande del kommer att visa dig några av de vanliga och ovanliga jämförelserna mellan LoRa och Zigbee.
Frekvensband: LoRa är designad för att fungera vid frekvenser mellan 863 till 870 MHz i Europa, 902 till 928 MHz i Amerika, 915 till 928 MHz i Asien, och 2.4 GHz över hela världen, medan Zigbee sänder över 868MHz i Europa, 915 MHz i Amerika, och den globala standarden 2,4 GHz Industrial Scientific and Medical (ISM) frekvensband.
Överföringsräckvidd: När det gäller överföringsräckvidd, den maximala räckvidden för Zigbee-baserade trådlösa anslutningar är 100 m, medan för LoRa, det kan sträcka sig bra upp till 15-20 km. I LoRa, räckvidden beror på många faktorer som inomhus- eller utomhusportar, använd antenn, etc. I genomsnitt, LoRa kan sända signaler över 3 mil (4.7 km) i tätorter och 10 mil (16 km) eller mer på landsbygden.
Energiförbrukning: Sändningsströmmen för LoRa-chippet är nära den för Zigbee, och mottagningsströmmen för LoRa är lägre än den för Zigbee, båda har lägre strömförbrukning. Generellt, antalet datapaket som skickas och tas emot av terminalen i Zigbee-systemet i nätverk och normal drift är större än för LoRa, och dessa interaktioner kommer också att öka strömförbrukningen.
Datahastighet: Dataöverföringshastigheten för LoRa varierar från 300 bps till 37.5 kbps, beroende på använd bandbredd och spridningsfaktor. Zigbee kan leverera data i en hastighet av 250 kbps, 100 kbps, 40 kbps, och 20 kbps.
Topologi: LoRa nätverksarkitektur antar en stjärna-av-stjärna-topologi, i vilka gateways förmedlar meddelanden mellan de enskilda slutenheterna och den centrala nätverksservern. Det finns olika nätverkstopologier i Zigbee, inklusive stjärna, träd, peer-to-peer och mesh-nätverk. Varje topologi har olika effekter på routing av meddelanden och anslutning av enheter.
Kosta: På grund av långdistanskommunikationen, stark väggpenetrerande förmåga, och stor systemkapacitet för LoRa, antalet LoRa-gateways som krävs av samma antal terminaler är mycket mindre än för Zigbee-gateways, vilket kan spara systemets nätverkskostnader. Jämfört med Zigbee, installationen och driftsättningen av LoRa-enheter är enklare, vilket avsevärt minskar deras installationskostnad.
| LoRa | Zigbee | |
|---|---|---|
| Specifikationsmyndighet | LoRa Alliance | Zigbee Alliance |
| Utvecklingsår | 2009 | 1998 |
| Standard | IEEE 802.15.4 | IEEE 802.15.4 |
| Frekvensband | 863 till 870 MHz, 902 till 928 MHz, 915 till 928 MHz, 2.4 GHz över hela världen | 868MHz, 915 MHz, 2.4GHz |
| Överföringsräckvidd | 3 mil (4.7 km) i tätorter, 10 mil (16 km) eller mer på landsbygden | 10 till 100 meter |
| Energiförbrukning | 300 bps till 37.5 kbps | låg |
| Datahastighet | lägre jämfört med Zigbee | 20 kbps (868 MHz), 40Kbps (915 MHz) , 250 kbps (2.4GHz) |
| Topologi | stjärna | stjärna, träd, peer-to-peer och mesh |
| Kosta | låg | mitten |
| Ansökan | används som Wide Area Nätverk | används som LR-WPAN dvs. låghastighets trådlöst personligt nätverk |
Vilka är för- och nackdelarna med LoRa och Zigbee
De olika funktionerna hos LoRa och Zigbee avgör att de kommer att ha olika fördelar och begränsningar. Baserat på deras speciella egenskaper ovan, här är en introduktion till de viktigaste fördelarna och begränsningarna med LoRa och Zigbee.
Fördelar med LoRa
- Längre räckvidd: Detta är en av de framträdande fördelarna med LoRa-tekniken. Kommunikationsräckvidden för LoRa-sensorer mäts i kilometer.
- Låg effekt är lika med mer batteri: Låg strömförbrukning innebär att LoRa-enheter har längre batteritid, som kan uppnå en batteritid på mer än 10 år.
- Anmärkningsvärd immunitet mot störningar: LoRa använder spridningsteknik, vilket avsevärt förbättrar anti-interferensförmågan hos LoRa trådlös kommunikation. Även om signaler skickas till värden med samma frekvens samtidigt, dessa signaler kommer inte att störa varandra, på så sätt grundligt ta itu med smärtpunkten att trådlös signalkommunikation lätt störs.
- Enkel och snabb implementering: LoRa-nätverket antar i princip en stjärntopologi, hanterar mindre bandbredd, och är lätt att bygga ut. Det är ett självklart val för praktiska IoT-distributioner där dataöverföringen är instabil.
Begränsningar för LoRa
- Inte idealiskt för stora datanyttolaster: LoRa är inte idealisk för stora datanyttolaster eftersom den bearbetar mindre bandbredd och sänder mindre datanyttolaster.
- Olicensierade radionätverk: LoRaWAN fungerar på olicensierade radionätverk, och när LoRa-enheter och nätverksinstallationer växer, du kan uppleva störningar på den frekvensen.
- Mindre säker: LoRa-nätverkslagret och applikationslagret genereras från samma rotnyckel och slumptal och är inte isolerade från varandra. Därför, det finns risker för läckage av dataintegritet och datamanipulation på grund av läckage av privata nyckel.
Fördelar med Zigbee
- Flexibel nätverksstruktur: Det finns mer än en nätverksstruktur för Zigbee, men på grund av Zigbees korta kommunikationsavstånd och den svaga förmågan att penetrera väggar, nätverksutbyggnad är svårt.
- Hög säkerhet: Zigbee använder AES-128-krypteringsalgoritmen, som ger säkerhet i tre nivåer vid dataöverföring. Enskilda applikationer kan flexibelt bestämma deras säkerhetsegenskaper.
- Kort fördröjning: Kort fördröjning innebär att Zigbee svarar snabbt, växlar vanligtvis från viloläge till arbetsläge på 15 ms. Dessutom, en nod kan ansluta till nätverket på 30 ms, ytterligare energibesparing.
- Stor nätverkskapacitet: Ett Zigbee-nätverk inkluderar upp till 255 Zigbee nätverksnoder, varav en är en masterenhet och de andra är slavenheter. Om de är anslutna till varandra via en nätverkskoordinator, hela nätverket kan stödja mer än avsevärt 64,000 Zigbee nätverksnoder.
Begränsningar för Zigbee
- Hög kostnad: På grund av Zigbees korta kommunikationsavstånd, kostnaden är hög för applikationer som kräver driftsättning av ett stort antal noder. Och när något går fel, ersättningskostnaderna blir höga.
- Begränsad överföringstäckning: Den begränsade täckningen gör att Zigbee främst appliceras i inomhusmiljöer snarare än utomhussammanhang.
- Komplex installation: Zigbees trådlösa nätverk involverar ett stort antal terminalnoder och gateways, så nätverk är komplicerat och nätverksutbyggnad är svårt.
Olika användningsfall av Zigbee- och LoRa-anslutning
LoRa och Zigbee är födda för helt olika användningsfall. Baserat på fördelarna med LoRas långdistanstransmission, super anti-jamming förmåga, och låg strömförbrukning, dess vanliga tillämpningsscenarier inkluderar smarta städer, smarta hem, smarta byggnader, smart miljöövervakning, smart mätning, smart jordbruk, smart gård, smart industri, smart detaljhandel, smart logistik, Intelligent brandskydd, etc. Att vara precis, Lora gör att applikationsscenarierna sträcker sig sömlöst från inomhus till utomhus och till och med till hela samhället.
Det breda kommunikationsfrekvensbandet och korta kommunikationsavståndet avgör implementeringen av Zigbee-lösningen. Vanliga applikationsscenarier inkluderar smarta hem, smart mätning, smart jordbruk, smart energi, etc. Zigbee är mer att föredra inom området för automatisk kontroll och fjärrkontroll, och det bildade en ekologisk kedja av en viss skala inom hemautomation och industriell fältkontroll. Med fördjupning av applikationen, Zigbees egna begränsningar gör att Zigbee-produkter stöter på en flaskhals. På samma gång, LoRa går in i IoT med stark fart och blir dess starka rival.
LoRa vs Zigbee: vad man ska välja för bättre anslutning
Att jämföra LoRa och Zigbee är som att jämföra äpplen och apelsiner. LoRa är överlägsen Zigbee när det gäller räckvidd och strömförbrukning. Zigbee gynnas inom kortdistanskommunikation och inomhusmiljö. När det gäller vilken trådlös teknik som är bättre att välja för IoT-anslutning, det är uppenbart att resultatet är baserat på användning. Du kan välja det bästa efter dina specifika affärsbehov.
För allmänna ändamål, LoRa är ett mycket effektivare alternativ vid IoT-applikationer som kräver långdistansöverföring, låg energiförbrukning, stort antal anslutningar och platsspårning. Typiska applikationer inkluderar smart vattenmätareavläsning, smart jordbruk, smart parkering, fordonsspårning, spårning av personalens plats, smart community och så vidare. LoRa kan även integreras med andra teknologier såsom WiFi, Blåtand, stora data, och mer för att ge bättre anslutning.
Under tiden, Zigbee är också en pålitlig trådlös nätverkslösning, som hade en lång historia inom industriområdet och används för fjärrövervakning och kontroll. Det kommer till som svar på den ökande efterfrågan på industriell automation för tillförlitlig trådlös dataöverföring. Zigbee mesh-nätverkslösning kommer att avsevärt förbättra effektiviteten och interoperabiliteten för IoT-enheter.
