Сравнение Bluetooth и ZigBee для приложений Интернета вещей

По мере расширения рынка маломощных глобальных сетей (LPWAN) появляется гораздо больше вариантов протоколов с низким энергопотреблением для приложений Интернета вещей (IoT). В этой статье мы сравниваем Bluetooth и Bluetooth Low Energy (LE) с ZigBee, чтобы вы могли лучше понять, какой беспроводной протокол использовать для ваших подключенных устройств.

Разница между Bluetooth и Bluetooth LE

Есть две ветви Bluetooth:традиционный Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением (известный как Bluetooth LE). Причина, по которой традиционный Bluetooth несопоставим с ZigBee, сводится к энергопотреблению. Если приложение должно работать от батареи в течение длительного периода времени, традиционного Bluetooth просто будет недостаточно. Традиционный дизайн Bluetooth рекомендует потреблять один ватт энергии. Когда дело доходит до приложений беспроводного Интернета вещей, это много . И Bluetooth LE, и ZigBee имеют мощность от 10 до 100 милливатт (мВт), что в 10-100 раз меньше, чем то, для чего рекомендует традиционный Bluetooth. Тем не менее, Bluetooth LE хорошо сравнивается с ZigBee, о котором мы поговорим в этой статье.

Bluetooth LE

Bluetooth LE - это персональная сеть (PAN), поэтому радиус действия намного меньше, чем у ZigBee. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность подключаться к устройствам рядом с пользователем. Bluetooth LE имеет гораздо меньший радиус действия, чем ZigBee, но также имеет гораздо более высокую скорость передачи данных. Традиционный Bluetooth имел скорость передачи данных от 1 до 3 Мбит / с, а скорость передачи данных Bluetooth LE составляла 1 Мбит / с для коротких пакетов. Он «спит» между этими пакетами - функциональность, которой нет у ZigBee, - которая требует меньше данных и энергопотребления.

Теперь Bluetooth LE также поддерживается многими операционными системами, включая Android, iOS, Windows 8/10 и OS X (пространства, в которые ZigBee не входит). Если у пользователя есть смартфон и он хочет подключиться к устройству, Bluetooth LE делает это возможным. Однако Bluetooth - не лучший выбор для узлов с высокой плотностью размещения или приложений большой дальности.

Пример использования Bluetooth LE

Bluetooth LE идеально подходит для тех, кто путешествует через группу подключенных вещей в определенном пространстве. Когда человек садится в машину, Bluetooth LE может сделать машину «умной», включив набор номера через аудиосистему и соединение динамика автомобиля с телефоном. Если они переключатся с автомобиля на умный велосипед с Bluetooth LE, подключенное приложение может направить их в нужное место. Информация не остается на устройстве с Bluetooth LE, а остается у пользователя.

ZigBee

ZigBee - это протокол ячеистой сети, предназначенный для передачи небольших объемов данных на средние расстояния. Он работает в сети с ячеистой топологией, то есть информация от одного узла датчика проходит через группу (или «сетку») режимов, пока передача не достигнет шлюза.

ZigBee - это локальная сеть (LAN), поэтому, в отличие от Bluetooth LE, она не предназначена для подключения к устройствам непосредственно вокруг пользователя. Вместо этого он подключается к устройствам, которым требуется более широкий диапазон. Благодаря этому это идеальный протокол для домашней автоматизации и интеллектуального освещения.

Несмотря на более широкий диапазон ZigBee, он все еще довольно ограничен и не является лучшим выбором для высокоинструментированных установок, таких как промышленные приложения Интернета вещей. А из-за своей ячеистой топологии сети ZigBee имеют более высокие задержки, что может вызвать узкие места, когда несколько узлов пытаются пройти через один узел, чтобы добраться до шлюза. Из-за этого ZigBee не светится при высокой плотности узлов (например, на заводе). ZigBee также сталкивается с множеством проблем, когда бюджет каналов сильно варьируется, например, мобильные узлы или датчики парковки.

Пример использования ZigBee

Подумайте об этом:вы можете связать систему ZigBee таким образом, чтобы, когда кто-то входит в свою парадную дверь, ZigBee запускал целую серию событий:включал их любимые мелодии, включал свет, включал тепло и многое другое. Когда они уходят, приложение ZigBee может выключить систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для экономии энергии и денег. В целом, он предлагает практический вариант использования домашней автоматизации.

Таблица сравнения:Bluetooth (Bluetooth LE) Vs. ZigBee

Bluetooth (LE) ZigBee Тип сети Персональная сеть (PAN), поддерживающая несколько узлов Локальная сеть (LAN), поддерживающая множество узлов Диапазон * 77 метров 291 метр Операционная система Android, iOS, Windows 8, OS X В настоящее время несовместимо Топология Сетка и звезда Только сетка Пропускная способность 270 кбит / с 250 кбит / с Модуляция Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) Расширенный спектр прямой последовательности (DSSS) Мощность передачи 10 мВт 100 мВт

* Это сравнение диапазона основано на конкретном варианте использования; см. полное сравнение с дополнительными характеристиками в этой статье.

Вывод

Bluetooth LE и ZigBee на самом деле дополняют друг друга. Бывают случаи, когда кто-то захочет использовать Bluetooth LE для приложений IoT, а бывают случаи, когда ZigBee - лучший выбор. Только в прошлом году ZigBee и Bluetooth начали соревноваться в этом пространстве. Некоторые разработчики считают, что комбинация Bluetooth LE и ZigBee может обеспечить очень сильные личные и локальные сетевые устройства.