LoRa vs Zigbee: Welke technologie is beter voor IoT

In dit artikel vergelijken we de verschillen tussen LoRa- en ZigBee-technologieën, die technologieën met een laag vermogen zijn. Eerst wordt een korte introductie van beide technologieën gegeven, gevolgd door hun voor- en nadelen. Vervolgens worden enkele van de belangrijkste IoT-toepassingen op elke technologie gepresenteerd. Tot slot worden factoren gepresenteerd die in overweging moeten worden genomen bij het kiezen van een van beide technologieën. 

Inleiding tot LPWAN- en LAN-technologieën 

Voordat we ZigBee en LoRaWAN (LoRa) bespreken, is het essentieel om een kort begrip te hebben van de twee soorten netwerken waartoe ze behoren, respectievelijk Local Area Network (LAN) en Wide Area Networks (WAN). 

Local Area Network (LAN) is verspreid over een korte afstand, die een gebouw of een verdieping van een gebouw beslaat. Ter vergelijking, Wide Area Network (WAN) is een netwerk dat zich uitstrekt over een stad of een lokaal district. 

LAN-technologieën bestrijken een korte afstand met punt-tot-punt communicatie. Bovendien zijn deze netwerken idealiter privé van aard, wat betekent dat ze toegankelijk zijn voor een bepaald aantal gebruikers. WAN-technologieën overspannen daarentegen een grote afstand en kunnen ook privaat of publiek zijn, afhankelijk van de aard van de toepassing. A Energiezuinig WAN (LPWAN) is een netwerk dat in vergelijking met normale WAN's weinig stroom verbruikt. 

Nu we een kort begrip hebben van netwerken, laten we het hebben over de verschillen tussen LoRaWAN en ZigBee, door elke technologie afzonderlijk te bespreken. 

Wat zijn LoRa en LoRaWAN? 

LoRaWAN is een WAN-technologie die gebaseerd is op LoRa radiomodulatie. LoRaWAN-technologie wordt gecategoriseerd onder LPWAN's die geschikt zijn voor toepassingen met een groot bereik en een laag stroomverbruik. Het is een eigen en open netwerk dat wereldwijd erkend en beheerd wordt door LoRa Alliantie. LoRaWAN gebruikt een licentieloos frequentiespectrum en de frequentieband verschilt afhankelijk van de locatie. Noord-Amerika gebruikt bijvoorbeeld de 915 MHz band, Europa gebruikt 868 MHz en Azië gebruikt de 433 MHz en 169 MHz banden. 

Wat is ZigBee? 

Vergeleken met LoRaWAN, ZigBee is LAN-technologie die gericht is op het realiseren van de korte-afstandsverbinding van meerdere IoT-apparaten. Dit is gebaseerd op de draadloze communicatietechnologie IEEE 802.15.4 Low-rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN) draadloze standaard. ZigBee is ook een eigen netwerk dat wordt beheerd door ZigBee Alliance en wordt gebruikt om netwerken van IoT-apparaten met een lage datasnelheid te realiseren. 

Voordelen en nadelen van LoRaWAN 

Laten we eens kijken naar enkele voor- en nadelen van LoRaWAN-technologie in de context van IoT-toepassingen. 

De belangrijkste voordelen van LoRaWAN-technologie zijn: 

• Laag stroomverbruik: LoRaWAN verbruikt weinig stroom omdat het gebruik maakt van LoRa radiomodulatie. Apparaten die op de LoRa-modulatie zijn gebouwd, hebben dus een langere batterijlevensduur, tot wel 10 jaar.
• Groot werkingsbereik: LoRaWAN-apparaten kunnen meer dan 15 km in zichtlijn communiceren.
• Gebruik van niet-gelicentieerd frequentiespectrum: LoRaWAN-apparaten vertrouwen op Frequentiespectrum zonder vergunning voor hun werking, waardoor ze een open netwerkprotocol worden.
• LoRaWAN-apparaten zijn gevoelig voor ruis en interferentie.

Ondanks de voordelen van LoRaWAN zijn er ook enkele nadelen aan het gebruik van LoRaWAN. Deze omvatten: 

• Communicatie met lage payload: Het LoRaWAN-netwerk staat apparaten alleen toe om lage payloads te communiceren. Dit betekent dat alleen eenvoudige gegevensbits via het LoRaWAN-netwerk kunnen worden verzonden. 
• Gebrek aan hardwarebeveiliging: LoRaWAN garandeert geen hardwarebeveiliging, wat cruciaal is in Machine-to-machine (M2M) communicatie. In plaats daarvan biedt LoRaWAN softwarematige versleuteling.
• LoRaWAN-apparaten zijn niet geschikt voor toepassingen die continue bewaking vereisen en toepassingen die de besturing van een actuator vereisen.

Toepassingen van LoRaWAN 

LoRaWAN-toepassingen zijn meestal gebaseerd op: 

• Bewakingstoepassingen: In deze toepassingen verzenden LoRaWAN-apparaten periodiek hun toestand over een grote afstand. Deze statusuitlezing wordt gebruikt om de belanghebbende entiteit te bewaken. Bijvoorbeeld bewaking van milieuomstandigheden en systemen voor vroegtijdige waarschuwing bij rampen.
• Volgtoepassingen: LoRaWAN-apparaten worden gebruikt om activa, mensen en objecten te volgen. Deze apparaten werken meestal op batterijen, verzenden hun status periodiek en zijn energiezuiniger in vergelijking met andere traceertechnologieën. 
• Smart city-toepassingen: Omdat LoRaWAN-apparaten kunnen communiceren over een groot bereik, zijn ze populair in slimme stadstoepassingen. 
• Toepassingen voor supply chain management: Ook hier kunnen LoRaWAN-apparaten worden gebruikt om activa in toeleveringsketens te volgen. 

Voor- en nadelen van ZigBee 

Nu we de toepassingen van LoRaWAN hebben besproken, kunnen we enkele voor- en nadelen van ZigBee onderzoeken. 

ZigBee is in vergelijking met LoRaWAN een LAN-technologie die wordt gebruikt om IoT-toepassingen op korte afstand te realiseren. Enkele van de belangrijkste voordelen van ZigBee zijn: 

• ZigBee kan veel apparaten aan, waardoor het zeer complex is. Het ZigBee netwerk kan tot 254 apparaten aan. 
• Laag stroomverbruik: ZigBee apparaten zijn ontworpen voor een langere levensduur van de batterij met een laag stroomverbruik.
• Lage latentie: ZigBee apparaten hebben een lage latentie omdat de activeringsvertraging van het apparaat ongeveer 15 ms is.
• Verbeterde betrouwbaarheid: ZigBee apparaten maken gebruik van een botsingvermijdingsstrategie waardoor apparaten onafhankelijk van elkaar kunnen communiceren zonder door elkaar gestoord te worden.
• Verbeterde beveiliging: ZigBee biedt zowel hardware- als softwarebeveiliging 

Er zijn echter een aantal nadelen aan ZigBee technologie. De belangrijkste nadelen zijn: 

• Lage datasnelheid: ZigBee staat slechts een beperkte datasnelheid toe voor zijn apparaten, waardoor het nadelig is voor kritieke toepassingen die een hoge transmissiesnelheid vereisen.
• Vatbaar voor interferenties: ZigBee netwerken zijn zeer gevoelig voor interferenties omdat ze gebruik maken van de 2.4 GHz frequentieband en kunnen een grote bedreiging vormen voor de veiligheid bij implementatie in lawaaierige omgevingen.
• Duur: ZigBee apparaten zijn duur in vergelijking met andere LAN en PAN (Personal Area Network) technologieën.
• Hij is geoptimaliseerd voor afstanden van 10 tot 100 m. 

Toepassingen van ZigBee

ZigBee is het meest geschikt voor PAN- en LAN-netwerken die slechts een korte afstand kunnen overbruggen. Enkele toepassingsgebieden van ZigBee zijn: 

• Toepassingen voor slimme huizen: ZigBee is een populaire technologie die wordt gebruikt in slimme huishoudelijke apparaten zoals slimme verlichtingssystemen en slimme thuismonitoringsystemen. 
• Automatische regelsystemen: Deze omvatten de regeling van vitale functies in industrieën zoals temperatuur en vochtigheid.
• Real-time sensing toepassingen: ZigBee technologie kan gebruikt worden om real-time monitoring toepassingen te realiseren in slimme ziekenhuizen en e-health toepassingen.
• Draadloze sensornetwerken: Omdat ZigBee veel apparaten aankan, wordt het gebruikt om grote draadloze sensornetwerken te realiseren, zoals in een brandwaarschuwingssysteem in een gebouw.

Jouw keuze tussen LoRa en ZigBee 

In dit artikel hebben we kort LoRaWAN- en ZigBee-technologieën besproken, samen met enkele van hun toepassingen. De keuze tussen de twee rivalen hangt af van de gebruikerseisen en de toepassing van de gebruiker.

LoRaWAN is het meest geschikt voor toepassingen die een groter bereik vereisen zonder realtime- of besturingsvereisten. Omdat het community-vriendelijk is, is het het meest geschikt voor open-source toepassingen die lage datasnelheden vereisen. Omdat LoRaWAN-netwerken als stertopologie worden gerealiseerd, zijn ze bovendien eenvoudig te implementeren. LoRaWAN-netwerken zijn echter niet betrouwbaar en niet geschikt voor kritieke industriële en persoonlijke toepassingen. 

ZigBee is echter een betrouwbare netwerktechnologie die veel gebruikt wordt in de industrie om te voldoen aan real-time en besturingsvereisten. Het wordt gerealiseerd als een mesh-netwerk topologie, waardoor het complexer is om te implementeren. Hoewel het bereik beperkt is, kan het multi-hopping karakter van de netwerktopologie worden benut om een groot bereik te realiseren. 

Conclusie 

Concluderend kunnen we stellen dat de keuze tussen ZigBee en LoRaWAN afhankelijk is van de vereisten en de toepassing van de gebruiker. Aangezien beide technologieën weinig stroom verbruiken, kunnen ze apparaten aan die op batterijen werken. Tot slot zou LoRaWAN de ideale kandidaat zijn voor goedkope toepassingen die alleen monitoringmogelijkheden vereisen, terwijl ZigBee ideaal zou zijn voor industriële toepassingen die betrouwbaarheid en hardwarebeveiliging vereisen. 

Misschien ben je ook geïnteresseerd in:

1, Het verschil tussen LoRaWAN en Sigfox

2, Het verschil tussen LoRaWAN en NB-IoT

3, De vijf populairste toepassingen van LoRaWAN