A LoRaWAN és a Zigbee hálózatok összehasonlítása

LoRaWAN és Zigbee hálózatok felépítése

A mobilhálózatokkal ellentétben a LoRaWAN egy alacsony fogyasztású, LPWAN technológiával működik, amely nagy hatótávolságú csatlakozást tesz lehetővé alacsony energiafogyasztás mellett. A Spread Spectrum technológia segítségével az eszközök a kijelölt frekvenciasávokon belül különböző frekvenciákon kommunikálhatnak. A LoRaWAN® hálózat a végberendezések csomópontjaiból, átjárókból és a hálózati szerverből áll.

Másrészt a Zigbee egy olyan vezeték nélküli protokoll, amelyet alacsony fogyasztású és alacsony adatátviteli sebességű alkalmazásokhoz terveztek. Az IEEE 802.15.4 fizikai rádiós specifikáció alapján működik és hálós hálózati architektúrát alkalmaz. Zigbee-eszközökből áll, amelyek vezeték nélküli összekapcsolódással hálózatot alkotnak. Minden egyes eszköz ismétlőként is működhet, hogy megkönnyítse a nagy távolságokon történő adatátvitelt.

Mire való??

A Zigbee és a LoRaWAN® különböző célokat szolgálnak és különböző IoT-alkalmazásokra alkalmasak.

A Zigbee protokoll ideális vezeték nélküli vezérlő- és felügyeleti rendszerek létrehozására egy lokalizált területen belül. Gyakori alkalmazásai közé tartozik az otthoni automatizálás, az intelligens világítás és az ipari felügyelet. A Zigbee-eszközök megbízható és alacsony késleltetésű vezeték nélküli kapcsolatot kínálnak, így alkalmasak valós idejű vezérlésre és automatizálásra.

A LoRaWAN® viszont nagy hatótávolságú kommunikációra készült és nagy területeken több ezer eszköz csatlakoztatását teszi lehetővé. Ez az alacsony adatátviteli sebességű alkalmazásokhoz, például az intelligens mezőgazdasághoz, az eszközkövetéshez és az intelligens városokhoz megfelelő technológia. A LoRaWAN-érzékelők hosszabb akkumulátor-üzemidőt és megbízható adatátvitelt biztosítanak nagy távolságokon keresztül, így alkalmasak távoli és kültéri telepítésekre.

A LoRaWAN® és a Zigbee jellemzőinek összehasonlítása

A LoRaWAN® és a Zigbee összehasonlításakor több tulajdonságot kell megvizsgálni:

• Frekvenciasávok

A Zigbee a 2,4 GHz-es frekvenciasávon működik, amely az ugyanazon a frekvencián működő más vezeték nélküli eszközök által okozott interferenciát okozhat. Ezzel szemben a LoRaWAN® különböző frekvenciasávokra támaszkodik, beleértve a licencmentes szub-GHz-es sávokat is, így jobb lefedettséget kínál, kevesebb interferenciával.

• Kommunikációs késedelem

A Zigbee alacsony kommunikációs késleltetéssel rendelkezik. A LoRaWAN®, nagy hatótávolságú képességeivel, a nagy hatótávolságú átvitel jellegéből adódóan nagyobb kommunikációs késleltetésű.

• Adatátviteli sebességek

A Zigbee nagyobb adatátviteli sebességet kínál, mint a LoRaWAN®, így jól használható olyan alkalmazásokhoz, amelyek gyorsabb adatátvitelt igényelnek. Mindazonáltal, akár a LoRaWAN, akár a Zigbee összehasonlításról van szó, a LoRaWAN® az alacsony fogyasztású alkalmazásokra összpontosít és alacsonyabb adatátviteli sebességet kínál, biztosítva az energiahatékonyságot és a hosszú akkumulátor-üzemidőt.

• Hálózati kapacitás

A Zigbee-hálózatok nagyszámú eszközt támogatnak, így alkalmas sűrű eszközkapcsolatot igénylő alkalmazások számára. Ugyanakkor a LoRaWAN® több ezer eszközt képes támogatni nagy földrajzi területen.

• Átviteli távolság

A Zigbee-hálózatok rövidebb, általában néhány száz méteres hatótávolságra korlátozódó átviteli távolságot kínálnak. A LoRaWAN® a nagy hatótávolságú képességeivel több kilométeres távolságra is képes adatokat továbbítani.

• Hitelesítés

Mind a Zigbee, mind a LoRaWAN® hitelesítési mechanizmusokat biztosít a hálózat és a továbbított adatok biztonságának garantálása érdekében. A megfelelő hitelesítés igazolja, hogy csak az engedélyezett eszközök férhetnek hozzá a hálózathoz és továbbíthatnak adatokat.

• Energiafogyasztás

Mind a Zigbee, mind a LoRaWAN® esetében az energiafelhasználás alacsonyabb más technológiákhoz képest. A LoRa™ chip átviteli árama olyan, mint a Zigbee-é, de a vételi áram alacsonyabb. A Zigbee esetében az elküldött és fogadott adatcsomagok száma növeli az energiafogyasztást, míg a LoRa™ általában kevesebb interakciót és adatcsomagot igényel.

• Topológia

A LoRaWAN® csillag topológiát használ, ahol a LoRaWAN átjárók továbbítják az üzeneteket a végberendezések és a központi hálózati szerver között. Ugyanakkor a Zigbee különböző hálózati topológiákat kínál, beleértve a csillag, fa, peer-to-peer és hálós hálózatokat. Minden topológia másképp befolyásolja az üzenetek útválasztását és az eszközkapcsolatokat.

• Költségek

A LoRaWAN® a nagy távolságú kommunikáció, az erős falon áthatoló képesség és a nagy rendszerkapacitás miatt kevesebb átjárót igényel, mint a Zigbee, ami csökkenti a hálózati költségeket. Emellett a LoRaWAN® eszközök telepítése egyszerűbb a Zigbee-hez képest, ami alacsonyabb telepítési költségeket eredményez.

A LoRaWAN és a Zigbee előnyei és hátrányai

A LoRaWAN® előnyei

Nagyobb hatótávolság: A LoRaWAN® technológia egyik kiemelkedő előnye a nagy hatótávolság. A megnövelt hatótávolság lehetővé teszi a nagyobb távolságok közötti kommunikációt.

Alacsony energiafogyasztás: A LoRaWAN® eszközök előnye az alacsony energiafogyasztás, ami hosszabb akkumulátor-üzemidőt jelent. A hatékony energiafelhasználás révén akár több mint 10 év is elérhető, ami csökkenti a gyakori akkumulátorcserék szükségességét, és biztosítja a folyamatos működést hosszabb időszakokon keresztül.

Figyelemre méltó immunitás az interferenciával szemben: A LoRaWAN® technológia a szórt spektrumot alkalmazza, ami figyelemre méltó ellenállást eredményez az interferenciával szemben. Még akkor is, ha egyszerre több jelet küldenek a kiszolgálónak ugyanazon a frekvencián, a LoRaWAN® biztosítja, hogy ezek a jelek ne zavarják egymást.

Egyszerű és gyors telepítés: A LoRaWAN® hálózat csillag topológiát alkalmaz, így könnyen telepíthető és bővíthető. Emellett a LoRaWAN® licencmentes sávszélességeket kezel, ami leegyszerűsíti a telepítési folyamatot. A telepítés egyszerűsége és gyorsasága miatt a LoRaWAN® kézenfekvő választás a gyakorlati IoT-alkalmazásokhoz, ahol az adatátvitel instabil vagy kiszámíthatatlan lehet.

A LoRaWAN® hátrányai

Nem ideális nagy adatforgalomhoz: A LoRaWAN® technológia nem alkalmas olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy adatforgalmat igényelnek. Ez a korlátozás a kisebb sávszélesség feldolgozása és a kisebb adatmennyiségek továbbítása miatt merül fel.

Engedély nélküli rádióhálózatok: A LoRaWAN® engedély nélküli rádióhálózatokon is működhet. A LoRaWAN®-eszközök és a hálózat kiépítésének számának növekedésével fennáll annak a lehetősége, hogy interferencia lép fel az adott frekvencián.

A Zigbee előnyei

Rugalmas hálózati struktúra: A Zigbee rugalmas hálózati struktúrát kínál többféle hálózati konfigurációs lehetőséggel. A korlátozott kommunikációs távolság és a falakon való áthatolás gyenge képessége miatt azonban a Zigbee-hálózat bővítése kihívást jelenthet. Mindazonáltal rugalmassága sokoldalúságot biztosít a hálózatok egyedi alkalmazásokhoz való kialakításában.

Magas biztonság: A Zigbee az AES-128 titkosítási algoritmust használja, amely magas szintű biztonságot nyújt az adatátvitel során. Ez a titkosítási algoritmus biztosítja az adatok biztonságos átvitelét, és védelmet nyújt az illetéktelen hozzáférés ellen. A Zigbee-t használó egyedi alkalmazások a biztonsági tulajdonságokat saját igényeiknek megfelelően alakíthatják.

Rövid késleltetés: A Zigbee rövid válaszidő-késleltetéssel büszkélkedhet, ami gyors és hatékony kommunikációt eredményez. A Zigbee-hálózat csomópontjai gyorsan, mindössze 15 ms alatt tudnak alvó üzemmódból munkamódba váltani. Ezenkívül az egyes csomópontok akár 30 ms alatt is csatlakozhatnak a hálózathoz, ami tovább csökkenti az energiafogyasztást és energiát takarít meg.

Nagy hálózati kapacitás: A Zigbee-hálózatok sok csatlakoztatott eszközt képesek befogadni. Mindegyik akár 255 Zigbee hálózati csomópontot is tartalmazhat, amelyek közül egyet master eszközként, a többit pedig slave eszközként lehet kijelölni. Hálózati koordinátoron keresztül csatlakoztatva több mint 64 000 csomópontot támogathat.

Zigbee hátrányai

Magas költségek: Sok csomópont telepítése a Zigbee-alkalmazásokban költséges lehet. A rövid kommunikációs távolság miatt több csomópontot kell telepíteni a nagyobb területek lefedéséhez, ami megnövekedett költségekhez vezet. Ezenkívül, ha valami elromlik, vagy egy csomópont cserére szorul, az eszközök cseréjének költségei jelentősek lehetnek.

Korlátozott átviteli lefedettség: A Zigbee lefedettsége elsősorban beltéri környezetre korlátozódik. A technológia hatótávolsága és a falakon való áthatolás képessége kültéren nem olyan hatékony, így kevésbé alkalmas olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagy hatótávolságú kapcsolatot igényelnek kültéri környezetben.

Összetett telepítés: A Zigbee számos terminálcsomópontot és átjárót foglal magában, ami összetett hálózati és telepítési forgatókönyvekhez vezet. Az eszközök és egyéb komponensek nagy száma növelheti a Zigbee-hálózatok létrehozásának és bővítésének bonyolultságát. A tervezett telepítés nagyságrendjétől függően a Zigbee további tervezési és konfigurálási erőfeszítéseket igényelhet.

Felhasználási esetek

Mivel a LoRaWAN® és a Zigbee különböző előnyökkel rendelkezik, különböző felhasználási esetekre szolgálnak az IoT területén. Az alábbiakban az egyes technológiák gyakori alkalmazási forgatókönyvei következnek.

LoRaWAN® alkalmazási forgatókönyvek

A LoRaWAN® jól alkalmazható a következő felhasználási célokra:

• Intelligens városok

• Intelligens otthonok

• Intelligens épületek

• Intelligens környezetfelügyelet

• Intelligens mérés

• Intelligens mezőgazdaság

• Intelligens gazdálkodás

• Intelligens ipar

• Intelligens kiskereskedelem

• Intelligens logisztika

• Intelligens tűzvédelem

Zigbee alkalmazási forgatókönyvek

A Zigbee leggyakoribb felhasználási esetei a következők:

• Intelligens otthonok

• Intelligens mérés

• Intelligens mezőgazdaság

• Intelligens energia

TEKTELIC LoRaWAN® eszközök

A TEKTELIC COMFORT és VIVID érzékelőinek felhasználásával az épületüzemeltetők valós idejű betekintést nyerhetnek a különböző paraméterekbe, beleértve a helyiségek foglaltságát, a szivárgások érzékelését, a hőmérsékletet, a páratartalmat, a fényt, valamint a nyitott/csukott ajtókat és ablakokat.

A COMFORT és VIVID érzékelők teljesen vezeték nélküliek és könnyen elhelyezhetők bárhol a helyiségben, beleértve a falra, mennyezetre és asztalra szerelhető érzékelőket is. Az akár 10 éves akkumulátor-élettartamnak köszönhetően ezek az érzékelők hosszú távú befektetést jelentenek az üzlettulajdonosok és a létesítménygazdálkodók számára.

A VIVID érzékelő többféle maszkolási lehetőséggel rendelkező PIR-lencsével rendelkezik, amely lehetővé teszi a tárgyalók vagy rugalmas munkaterek foglaltságának felügyeletét és kezelését. Vezeték nélkül konfigurálható különböző célokra, például egyéni alkalmazásokhoz, műveletekhez, határértékekhez, triggerekhez és jelentésekhez. Mindeközben a COMFORT érzékelő külső szondával párosítható a szivárgásérzékeléshez. Ezek az érzékelők valós idejű riasztásokat és betekintést nyújtanak, javítva az ingatlanok kezelését.

A TEKTELIC LoRaWAN érzékelők vásárlása mellett hozott döntés előnyei:

• Az alkalmazottak elkötelezettségének, termelékenységének és kényelmének növelése.
• A jelentős események, például a vízszivárgás, a nem megfelelő páratartalom és az illetéktelen hozzáférés kockázatának proaktív kezelése és csökkentése.
• A takarítási ütemtervek hatékonyságának növelése, az üzemeltetési költségek csökkentése és a káros vegyi anyagok szükségességének minimalizálása.
• A helyiségek kihasználtságának optimalizálása és jobb betekintés a bérlők tevékenységébe.
• A közüzemi költségek csökkentése a hőmérsékletszintek és az energiafogyasztás hatékony nyomonkövetésével.
• Továbbá a TEKTELIC COMFORT & VIVID érzékelőknek a KONA Micro Gateway és a cirkuit SaaS platformmal való kombinálásával az épületüzemeltetők automatizálhatják a rutinszerű felügyeleti feladatokat és optimalizálhatják az épülethasználatot.

Összefoglalás

A LoRaWAN® jó a nagy hatótávolságú kommunikációban, több ezer eszközt támogat, és tökéletes az olyan alkalmazásokhoz, mint az intelligens mezőgazdaság és az eszközkövetés. A Zigbee alacsony fogyasztású alkalmazásokhoz készült, és általában az otthoni automatizálásban és az ipari felügyeletben használják. A LoRaWAN® nagyobb átviteli távolsággal rendelkezik, míg a Zigbee nagyobb adatátviteli sebességet kínál.

A LoRaWAN® a nagy távolságokra történő átvitelhez előnyben részesítendő, míg a Zigbee jobb a kis hatótávolságú, alacsony késleltetésű alkalmazásokhoz. A kettő közötti választás a konkrét követelményektől és felhasználási esetektől függ.