LoRa vs Zigbee: комплексное сравнение технологий Интернета вещей

Что такое LoRa

LoRa (Long Range) — это запатентованная технология беспроводной связи, разработанная компанией Semtech. Она работает на нелицензируемых частотах в субгигагерцевом диапазоне: 400–900 МГц. Технология предназначена для маломощной связи между девайсами в IoT-сетях.

LoRa использует модуляцию CHIRP: это позволяет достигать исключительной дальности и проникновения сигнала через здания или зеленые насаждения. Это делает технологию идеальной для решений, требующих связи на больших расстояниях. Например, в умных городах, удаленном учете ресурсов, интеллектуальном сельском хозяйстве, мониторинге окружающей среды и отслеживании активов.

Что такое Zigbee

Zigbee — это открытый стандарт, разработанный Zigbee Alliance, консорциумом компаний, охватывающих различные отрасли. Zigbee работает в диапазоне частот 2,4 ГГц и использует топологию ячеистой сети. Это позволяет устройствам взаимодействовать друг с другом напрямую или через промежуточные узлы, образуя надежную масштабируемую сеть. 

Zigbee оптимально подходит для решений, требующих низкой задержки сигнала и высокой плотности устройств, например, домашней автоматизации, интеллектуального освещения и промышленных систем управления.

LoRa vs Zigbee

Обе технологии предназначены для связи устройств в IoT-сетях. Они отличаются показателями технических характеристик, поэтому их применяют для различных целей. В частности, у этих протоколов связи различаются дальность действия, диапазон рабочих частот, покрытие, потребляемая мощность девайсов, скорость передачи данных и пропускная способность. Расскажем детальнее об отличиях технологий LoRa и Zigbee.

 Диапазон и покрытие

Отличительная особенность LoRa — сравнительно высокая дальность действия. В городской среде датчики в такой сети могут «общаться» друг с другом на расстоянии до 5 км. Однако на открытой местности дальность действия увеличивается до 15 км . Это делает LoRa предпочтительным выбором для решений, охватывающих большие территории или требующих подключения в удаленных местах. 

Устройства в сети Zigbee могут передавать информацию на более короткие расстояния — до 100 м. Поэтому такие сети чаще используют для коммуникации в ограниченном пространстве: в пределах одного дома, здания, предприятия или учреждения.

Потребляемая мощность

Низкое энергопотребление — одно из ключевых преимуществ LoRa. Технология позволяет устройствам в сети работать от батареи в течение длительных периодов времени без необходимости частой замены. Срок службы автономного источника питания в устройствах LoRa достигает 10 лет. 

Датчики в сетях Zigbee также работают с низким энергопотреблением, но в некоторых системах с большим объемом передаваемых данных проигрывают в долговечности устройствам LoRa. Это делает LoRa предпочтительным выбором для приложений Интернета вещей, где эффективность энергопотребления играет ключевую роль.

Скорость передачи данных и пропускная способность

LoRa работает с небольшими пакетами данных на низких скоростях — от 300 бит/с до 37,5 кбит/с. Поэтому ее чаще применяют для сетей, где не требуется высокая скорость подключения. 

Zigbee предлагает более высокие скорости передачи данных — 20–250 кбит/с. Поэтому данный протокол больше подходит для сетей, требующих связи в реальном времени, или частого обмена данными, например, домашней автоматизации и систем промышленного мониторинга.

Топология сети

В сетях LoRa используют топологии «точка – точка» или «звезда», в которой шлюзы передают сообщения между отдельными конечными устройствами и центральным сетевым сервером.

В сетях Zigbee могут быть реализованы различные топологии: ячеистые, древовидные, одноранговые и звездообразные. Это обеспечивает большую масштабируемость и гибкость при построении IoT-сетей. Устройства могут взаимодействовать напрямую друг с другом или через промежуточные узлы, образуя самовосстанавливающиеся сети.

Стоимость

Благодаря способности LoRa передавать данные на большие расстояния и проникать сквозь стены системы LoRa требуют гораздо меньшего количества шлюзов, по сравнению с Zigbee для поддержки того же количества устройств. Это может значительно сократить затраты на сетевое оборудование. Кроме того, благодаря более простой установке и развертыванию устройств LoRa по сравнению с Zigbee стоимость их внедрения также снижается, что делает LoRa экономически более выгодным решением.

Выбор между LoRa и Zigbee зависит от конкретных требований IoT-сети. LoRa идеально подходит для систем, где важны связь на больших расстояниях и низкое энергопотребление. Zigbee предлагает большую гибкость и масштабируемость топологии, что делает её предпочтительным выбором для систем, требующих высокой пропускной способности. В конечном итоге какая из технологий лучше подходит, зависит от уникальных потребностей каждого конкретного проекта в отрасли Интернета вещей.