LoRa vs Zigbee: Công nghệ nào tốt hơn cho kết nối IoT

LoRa vs Zigbee: Công nghệ nào tốt hơn cho kết nối IoT
LoRa vs Zigbee

Trong vài thập kỷ qua, Internet of Things đã đạt được những tiến bộ đáng kể, khẳng định mình là vua công nghệ trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Ngay từ thiết bị đeo thông minh đến tự động hóa gia đình đến thành phố thông minh, IoT giống như một ngôi nhà đang cháy, tiếp tục mở ra những khả năng mới, đổi mới công việc kinh doanh và cuộc sống của chúng ta. Là cơ sở truyền dẫn của IoT, công nghệ truyền thông không dây đã trở thành một chủ đề nóng, với nhiều công nghệ khác nhau mang đến những công nghệ mới để chia sẻ một miếng bánh lớn của thị trường IoT. Trong số phổ biến nhất công nghệ không dây, bài viết này sẽ tập trung vào sự khác biệt giữa LoRa và Zigbee.

Phát triển IoT: giới thiệu về LoRa và Zigbee

Có nhiều công nghệ truyền thông không dây trong các ứng dụng IoT có thể giúp thiết lập mạng cục bộ hoặc mạng diện rộng. Công nghệ không dây của mạng LAN liên quan đến WiFi 2,4 GHz, Zigbee, Bluetooth, Vân vân., và mạng WAN bao gồm 2G / 3G / 4G, Vân vân. Trước các mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN), Có vẻ như bạn phải lựa chọn giữa công suất thấp và khoảng cách xa. Với việc áp dụng công nghệ LPWAN, có thể tối đa hóa thông tin liên lạc tầm xa hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn, đồng thời tiết kiệm chi phí bổ sung.

LoRa là gì

LoRa là viết tắt của radio tầm xa, là tiêu chuẩn không dây WAN công suất thấp được Công ty Semtech của Mỹ thông qua và quảng bá. Dựa trên công nghệ trải phổ, nó là một trong những công nghệ truyền thông không dây của LPWAN, hoạt động tốt về khoảng cách truyền tải và tiêu thụ điện năng.

LoRa có khoảng cách xa hơn so với các công nghệ không dây khác cho cùng mức tiêu thụ điện năng, cung cấp một hệ thống đơn giản với khoảng cách xa, pin tốt, và khả năng mở rộng mạng lưới cảm biến cao. Vùng phủ sóng của kết nối Lora là 3-5 lần so với thông tin liên lạc tần số vô tuyến truyền thống. Hiện tại, LoRa đã được phổ biến trên toàn thế giới và dần dần được áp dụng vào Internet of Things.

Zigbee là gì

Zigbee là một giao thức mạng không dây để truyền khoảng cách ngắn, phù hợp để truyền dữ liệu giữa một loạt các linh kiện điện tử với khoảng cách truyền ngắn, tốc độ truyền thấp và tiêu thụ điện năng thấp. Nó lấy tên từ vũ điệu ngoằn ngoèo của ong mật, vì những con ong luôn nhảy múa với đôi cánh của chúng để thông báo vị trí của phấn hoa cho những người bạn đồng hành của chúng.

Là một tầm ngắn, độ phức tạp thấp, năng lượng thấp, công nghệ truyền thông không dây chi phí thấp, Công nghệ truyền thông không dây ZigBee dựa trên IEEE802 15.4 chuẩn không dây trong mạng, phần mềm bảo mật và ứng dụng. Ứng dụng rộng rãi của Zigbee trong nhà thông minh và Internet vạn vật công nghiệp chứng minh rằng đây là một giải pháp mạng không dây đáng tin cậy và hiệu quả.

So sánh từng tính năng giữa LoRa và Zigbee

LoRa và Zigbee là các tiêu chuẩn khác nhau cho giao tiếp không dây. Để phá vỡ sự khác biệt, phần sau sẽ cho bạn thấy một số so sánh phổ biến và không phổ biến giữa LoRa và Zigbee.

Băng tần: LoRa được thiết kế để hoạt động ở tần số giữa 863 đến 870 MHz ở Châu Âu, 902 đến 928 MHz ở Mỹ, 915 đến 928 MHz ở Châu Á, và 2.4 GHz trên toàn thế giới, trong khi Zigbee truyền hơn 868MHz ở Châu Âu, 915 MHz ở Mỹ, và tiêu chuẩn toàn cầu về Khoa học và Y tế Công nghiệp 2.4GHz (ISM) băng tần.

Phạm vi truyền: Về phạm vi truyền dẫn, phạm vi tối đa cho các kết nối không dây dựa trên Zigbee là 100 NS, trong khi cho LoRa, nó có thể mở rộng tốt lên đến 15-20 km. Ở Lộ Ra, phạm vi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cổng trong nhà hoặc ngoài trời, ăng ten được sử dụng, Vân vân. Trung bình, LoRa có thể truyền tín hiệu qua 3 dặm (4.7 km) ở khu vực đô thị và 10 dặm (16 km) trở lên ở nông thôn.

Sự tiêu thụ năng lượng: Dòng truyền của chip LoRa gần với dòng của Zigbee, và dòng nhận của LoRa thấp hơn của Zigbee, cả hai đều có mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Nói chung, số lượng gói dữ liệu được gửi và nhận bởi thiết bị đầu cuối của hệ thống Zigbee trong mạng và hoạt động bình thường lớn hơn so với LoRa, và những tương tác này cũng sẽ làm tăng mức tiêu thụ điện năng.

Tốc độ dữ liệu: Tốc độ truyền dữ liệu của LoRa thay đổi từ 300 bps tới 37.5 kb / giây, tùy thuộc vào băng thông được sử dụng và hệ số trải rộng. Zigbee có thể cung cấp dữ liệu với tốc độ 250 kb / giây, 100 kb / giây, 40 kb / giây, và 20 kb / giây.

cấu trúc liên kết: Kiến trúc mạng LoRa áp dụng cấu trúc liên kết sao, trong đó các cổng chuyển tiếp thông báo giữa các thiết bị đầu cuối riêng lẻ và máy chủ mạng trung tâm. Có nhiều cấu trúc liên kết mạng khác nhau trong Zigbee, bao gồm cả ngôi sao, cây, mạng ngang hàng và mạng lưới. Mỗi cấu trúc liên kết có ảnh hưởng khác nhau đến việc định tuyến các thông điệp và kết nối các thiết bị.

Phí tổn: Do liên lạc đường dài, khả năng xuyên tường mạnh mẽ, và dung lượng hệ thống lớn của LoRa, số lượng cổng LoRa được yêu cầu bởi cùng một số lượng thiết bị đầu cuối ít hơn nhiều so với các cổng Zigbee, có thể tiết kiệm chi phí kết nối mạng của hệ thống. So với Zigbee, việc cài đặt và triển khai các thiết bị LoRa đơn giản hơn, làm giảm đáng kể chi phí lắp đặt của họ.

LoRaZigbee
Cơ quan thông số kỹ thuậtLiên minh LoRaLiên minh Zigbee
Năm phát triển20091998
Tiêu chuẩnIEEE 802.15.4IEEE 802.15.4
Băng tần863 đến 870 MHz, 902 đến
928 MHz, 915 đến 928
MHz, 2.4 GHz trên toàn thế giới
868MHz, 915 MHz, 2.4GHz
Phạm vi truyền3 dặm (4.7 km) ở khu vực đô thị, 10 dặm (16 km) hoặc
hơn ở nông thôn
10 đến 100 mét
Sự tiêu thụ năng lượng300 bps tới 37.5 kb / giâyThấp
Tốc độ dữ liệuthấp hơn so với Zigbee20 kb / giây (868 MHz),
40Kb / giây (915 MHz) , 250 kb / giây (2.4GHz)
cấu trúc liên kếtngôi saongôi sao, cây, ngang hàng và lưới
Phí tổnThấpở giữa
Đơn xinđược sử dụng làm Diện tích rộng
Mạng
được sử dụng như LR-WPAN tức là. mạng khu vực cá nhân không dây tốc độ thấp

Ưu và nhược điểm của LoRa và Zigbee là gì

Các tính năng khác nhau của LoRa và Zigbee xác định rằng chúng sẽ có những ưu điểm và hạn chế khác nhau. Dựa trên các tính năng đặc biệt của chúng ở trên, đây là phần giới thiệu về những ưu điểm và hạn chế chính của LoRa và Zigbee.

Lợi ích và hạn chế của LoRa

Ưu điểm của LoRa

Phạm vi dài hơn: Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của công nghệ LoRa. Phạm vi giao tiếp của cảm biến LoRa được đo bằng km.

Công suất thấp tương đương với nhiều pin hơn: Tiêu thụ điện năng thấp có nghĩa là các thiết bị LoRa có thời lượng pin dài hơn, có thể đạt được thời lượng pin hơn 10 năm.

Khả năng chống nhiễu vượt trội: LoRa áp dụng công nghệ trải phổ, giúp cải thiện đáng kể khả năng chống nhiễu của giao tiếp không dây LoRa. Ngay cả khi các tín hiệu được gửi đến máy chủ với cùng tần số đồng thời, những tín hiệu này sẽ không gây nhiễu lẫn nhau, do đó giải quyết triệt để điểm khó khăn mà giao tiếp tín hiệu không dây dễ bị can thiệp.

Triển khai dễ dàng và nhanh chóng: Mạng LoRa về cơ bản áp dụng cấu trúc liên kết hình sao, xử lý băng thông ít hơn, và dễ dàng mở rộng. Đó là một sự lựa chọn rõ ràng cho các triển khai IoT thực tế khi truyền dữ liệu không ổn định.

Hạn chế của LoRa

Không lý tưởng cho tải dữ liệu lớn: LoRa không lý tưởng cho tải dữ liệu lớn vì nó xử lý ít băng thông hơn và truyền tải ít dữ liệu hơn.

Mạng vô tuyến không được cấp phép: LoRaWAN hoạt động trên các mạng vô tuyến không có giấy phép, và khi các thiết bị LoRa và triển khai mạng phát triển, bạn có thể bị nhiễu trên tần số đó.

Kém an toàn: Lớp mạng LoRa và lớp ứng dụng được tạo từ cùng một khóa gốc và số ngẫu nhiên và không bị cô lập với nhau. Vì vậy, có rủi ro rò rỉ quyền riêng tư dữ liệu và giả mạo dữ liệu do rò rỉ khóa riêng.

Lợi ích và hạn chế của Zigbee

Ưu điểm của Zigbee

Cấu trúc mạng linh hoạt: Có nhiều hơn một cấu trúc mạng của Zigbee, nhưng do khoảng cách liên lạc của Zigbee ngắn và khả năng xuyên tường yếu, mở rộng mạng khó khăn.

Bảo mật cao: Zigbee áp dụng thuật toán mã hóa AES-128, cung cấp bảo mật ba cấp trong quá trình truyền dữ liệu. Các ứng dụng riêng lẻ có thể xác định một cách linh hoạt các thuộc tính bảo mật của chúng.

Trì hoãn ngắn hạn: Độ trễ ngắn có nghĩa là Zigbee phản hồi nhanh chóng, thường chuyển từ chế độ ngủ sang chế độ làm việc trong 15ms. hơn thế nữa, một nút có thể kết nối với mạng trong 30ms, tiết kiệm điện hơn nữa.

Dung lượng mạng lớn: Một mạng Zigbee bao gồm tối đa 255 Các nút mạng Zigbee, trong đó một thiết bị là thiết bị chính và các thiết bị còn lại là thiết bị phụ. Nếu được kết nối với nhau thông qua bộ điều phối mạng, toàn bộ mạng có thể hỗ trợ nhiều hơn đáng kể 64,000 Các nút mạng Zigbee.

Hạn chế của Zigbee

Giá cao: Do khoảng cách liên lạc ngắn của Zigbee, chi phí cao đối với các ứng dụng yêu cầu triển khai một số lượng lớn các nút. Và khi có gì đó không ổn, chi phí thay thế sẽ cao.

Phạm vi truyền dẫn hạn chế: Phạm vi phủ sóng hạn chế có nghĩa là Zigbee chủ yếu được áp dụng trong môi trường trong nhà hơn là bối cảnh ngoài trời.

Triển khai phức tạp: Mạng không dây Zigbee liên quan đến một số lượng lớn các nút và cổng đầu cuối, vì vậy kết nối mạng phức tạp và việc mở rộng mạng khó khăn.

Các trường hợp sử dụng khác nhau của kết nối Zigbee và LoRa

LoRa và Zigbee được sinh ra cho các trường hợp sử dụng hoàn toàn khác nhau. Dựa trên những lợi thế của việc truyền tải đường dài của LoRa, khả năng siêu chống nhiễu, và tiêu thụ điện năng thấp, các kịch bản ứng dụng chung của nó bao gồm các thành phố thông minh, nhà thông minh, tòa nhà thông minh, giám sát môi trường thông minh, đo lường thông minh, nông nghiệp thông minh, trang trại thông minh, ngành công nghiệp thông minh, bán lẻ thông minh, hậu cần thông minh, Phòng cháy chữa cháy thông minh, Vân vân. Để được chính xác, Lora làm cho các kịch bản ứng dụng mở rộng liền mạch từ trong nhà đến ngoài trời và thậm chí cho cả cộng đồng.

Dải tần số truyền thông rộng và khoảng cách liên lạc ngắn quyết định việc triển khai giải pháp Zigbee. Các tình huống ứng dụng phổ biến bao gồm nhà thông minh, đo lường thông minh, nông nghiệp thông minh, năng lượng thông minh, Vân vân. Zigbee được ưa chuộng hơn trong lĩnh vực điều khiển tự động và điều khiển từ xa, và nó đã hình thành một chuỗi sinh thái ở quy mô nhất định trong tự động hóa gia đình và kiểm soát lĩnh vực công nghiệp. Với việc đi sâu vào ứng dụng, Hạn chế của chính Zigbee khiến sản phẩm Zigbee gặp nút thắt cổ chai. Đồng thời, LoRa đang tham gia vào IoT với động lực mạnh mẽ và trở thành đối thủ mạnh của nó.

LoRa vs Zigbee: những gì để chọn để kết nối tốt hơn

So sánh LoRa và Zigbee giống như so sánh táo và cam. LoRa vượt trội so với Zigbee về phạm vi hoạt động và mức tiêu thụ điện năng. Zigbee được ưa chuộng trong giao tiếp tầm ngắn và môi trường trong nhà. Đối với công nghệ không dây nào tốt hơn để lựa chọn cho kết nối IoT, rõ ràng là kết quả dựa trên việc sử dụng. Bạn có thể chọn tốt nhất theo nhu cầu kinh doanh cụ thể của mình.

Cho mục đích chung, LoRa là một tùy chọn hiệu quả hơn nhiều trong trường hợp các ứng dụng IoT yêu cầu truyền dẫn đường dài, sự tiêu thụ ít điện năng, số lượng lớn kết nối và theo dõi vị trí. Các ứng dụng điển hình bao gồm đọc đồng hồ nước thông minh, nông nghiệp thông minh, bãi giữ xe thông minh, Theo dõi xe, theo dõi vị trí nhân sự, cộng đồng thông minh, v.v.. LoRa cũng có thể được tích hợp với các công nghệ khác như WiFi, Bluetooth, dữ liệu lớn, và nhiều hơn nữa để cung cấp kết nối tốt hơn.

Trong khi đó, Zigbee cũng là một giải pháp mạng không dây đáng tin cậy, có lịch sử lâu đời trong lĩnh vực công nghiệp và được sử dụng để giám sát và điều khiển từ xa. Nó ra đời để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tự động hóa công nghiệp để truyền dữ liệu không dây đáng tin cậy. Giải pháp mạng lưới Zigbee sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả và khả năng tương tác của các thiết bị IoT.

CHIA SẺ BÀI ĐĂNG NÀY

Nói chuyện với Chuyên gia IoT LoRaWAN

Thảo luận về LoRaWAN Beacon, Mô-đun, và các trường hợp sử dụng cổng và thiết bị LoRaWAN tùy chỉnh cho dự án IoT của bạn

Lên lịch trình diễn

MOKOLoRA Chuyên nghiệp trong Công nghệ LoraWAN IoT, Lên đỉnh thị trường của bạn với chuyên gia IoT