De ZigBee versus WiFi-strijd om M2M-communicatie

Dit is deel vier in een serie over draadloze M2M-technologieën. Bekijk de andere artikelen hier als je geïnteresseerd bent. We schrijven deze serie voor bedrijven die een draadloze technologie proberen te kiezen om hun IoT-toepassingen te lanceren (of te verbeteren). Vandaag gaan we Zigbee versus wifi vergelijken en een aanbeveling doen, afhankelijk van enkele basiscompromissen zoals bandbreedte, bereik en stroomverbruik.

ZigBee uitgelegd

De ZigBee-technologie is ontworpen om kleine hoeveelheden gegevens over een korte afstand te transporteren met een zeer laag stroomverbruik. In tegenstelling tot wifi is het een mesh-netwerkstandaard, wat betekent dat elk knooppunt in het netwerk met elkaar is verbonden. Dit betekent dat u niet alleen op de router en het eindpunt hoeft te vertrouwen. Er zijn een paar veelvoorkomende huishoudelijke producten die ZigBee-chips gebruiken, zoals de Nest-thermostaat waar we het over hadden in onze blogpost over slimme meters

Het ZigBee mesh-netwerk heeft echter interoperabiliteitsproblemen. Dat betekent dat ZigBee-profielen met elkaar kunnen interfereren. Dus in tegenstelling tot wifi, als je twee apparaten met ZigBee-chips hebt, is het mogelijk dat ze niet met elkaar kunnen werken.

Deze technologie heeft ook een lage kanaalbandbreedte van 1 MHz. Het is beperkt tot draadloze Personal Area Networks (WPAN) en bereikt een gemiddelde van 10 tot 30 meter voor gebruikelijke toepassingen. De gegevensoverdrachtsnelheid van ZigBee is ook lager dan die van wifi. De maximale snelheid is slechts 250 kbps, veel lager dan de laagste snelheid die wifi biedt.

ZigBee-batterijduur

De beste kwaliteit van ZigBee is het lage stroomverbruik en de batterijduur. Het protocol is ontworpen als "assembleren en vergeten", wat betekent dat als je het eenmaal hebt ingesteld, het maanden kan duren.

WiFi uitgelegd

WiFi is een lokaal netwerk (LAN) dat internettoegang biedt binnen een beperkt bereik. Het is wat u gebruikt als uw thuisnetwerk en wat de meeste openbare plaatsen (zoals coffeeshops en luchthavens) ook bieden. WiFi is een sternetwerk waar er één centrale hub is en alle knooppunten of apparaten ermee verbinding maken. Deze stertopologie maakt het gemakkelijk om apparaten toe te voegen of te verwijderen zonder de rest van het netwerk te beïnvloeden.

De bandbreedte is hoog - tot 2 MHz - en daarom is het perfect voor het streamen van muziek en het controleren van e-mail op je telefoon of tablet. Maar het nadeel is dat het alleen werkt als het signaal sterk is en je dicht bij het toegangspunt bent. Het gemiddelde bereik ligt tussen 30 en 100 meter.

Een ander probleem is dat het geen energiezuinig netwerk is. Op wifi gebaseerde apparaten (zoals u weet) gaan meestal ongeveer 10 uur mee, daarom moet u uw smartphone elke dag opladen. Dit is dus duidelijk geen optie als uw M2M-toepassing sensoren op afgelegen plaatsen bevat.

Hoewel sneller dan ZigBee, vertoont wifi een variatie in snelheid als het gaat om gegevensoverdracht. Netwerken die zijn gedefinieerd onder de 802.11b-standaard hebben een maximale overdrachtssnelheid van 11 mbps, terwijl andere versies (zoals a en g) een maximale snelheid van 54 mbps hebben. Dit verklaart waarom sommige mensen snellere wifi hebben dan anderen. Tabel 1 toont de maximale gegevenssnelheid van elke WiFi-standaard samen met hun frequentie en bandbreedte.

802.11ah

Een nieuwe wifi-standaard, 802.11ah, in de ongelicentieerde 900MHz-band voor huis- en gebouwautomatisering zal naar verwachting later dit jaar op de markt komen. Het zal concurreren met andere reeds gevestigde protocollen in deze band, namelijk ZigBee. WiFi AH streeft ernaar een reeks opties te ondersteunen, van een doorvoer van 150 kbits/s met een 1 MHz-band tot maar liefst 40 Mbps via een 8 MHz-band. Er wordt ook verwacht dat het afstanden overbrugt die 50% langer zijn dan die van 802.11n-producten. Je kunt hier en hier meer leren.

Dus wie wint de strijd tussen ZigBee en wifi?

Het hangt helemaal af van welke M2M- of IoT-toepassing u probeert te bouwen. Maar over het algemeen zou ik zeggen dat geen van beide wint in M2M-communicatie. Laat het me uitleggen.

Wifi en ZigBee stroomverbruik vergelijking

WiFi en ZigBee hebben beide hun positieve eigenschappen, maar ze hebben natuurlijk ook nadelen. Wat je wint aan bandbreedte met wifi, gaat verloren aan batterijvermogen en bereik, en wat je wint met de batterijduur van ZigBee, verlies je aan bereik en bandbreedte met ZigBee. Dus zoals bij elke beslissing op basis van linkbudgetten, zijn afwegingen cruciaal om te begrijpen.

Als we het specifiek hebben over stroomverbruik, verbruiken ZigBee-gebaseerde netwerken over het algemeen 25% van het vermogen van wifi-netwerken. De batterijduur van ZigBee is een groot pluspunt ten opzichte van wifi, en er moet goed over nagedacht worden of je eindpunten op batterijen werken.

Dit is precies waarom we het nieuwe protocol hebben gebouwd, Symphony Link , en het is ook waarom we dit bericht schrijven. Als je ZigBee en wifi wilt vergelijken, heb je misschien Symphony Link nodig. In plaats van een mesh-netwerk zoals ZigBee te gebruiken, gebruikt Symphony Link stertopologie zoals wifi, maar kan nu een groot bereik dekken met een hoge capaciteit - iets dat noch de ZigBee-technologie noch wifi kan doen. Onze grotere IoT-gateway met een groot bereik kan 200.000 verbindingen ondersteunen (WiFi zou ontploffen) en dat alles met een laag stroomverbruik.