LoRa vs Zigbee: комплексне порівняння технологій Інтернету речей

Що таке LoRa

LoRa (Long Range) — це запатентована бездротова технологія, розроблена компанією Semtech. Вона працює на частотах, що не ліцензуються, в субгігагерцевому діапазоні: 400–900 МГц. Технологія призначена для малопотужного зв’язку між девайсами в IoT-мережах.

LoRa використовує модуляцію CHIRP: це дає змогу досягати виняткової дальності та проникнення сигналу через будівлі чи зелені насадження. Це робить технологію ідеальним вибором для рішень, що потребують зв’язку на великих відстанях. Наприклад, для розумних міст, дистанційного обліку ресурсів, інтелектуального сільського господарства, моніторингу довкілля та відстеження активів.

Що таке Zigbee

Zigbee — це відкритий стандарт, розроблений Zigbee Alliance, консорціумом компаній, що охоплюють різні галузі. Zigbee працює в діапазоні частот 2,4 ГГц та використовує топологію сітчастої мережі. Це дає змогу пристроям взаємодіяти один з одним безпосередньо або через проміжні вузли, утворюючи надійну мережу, що масштабується.

Zigbee оптимально підходить для рішень, що вимагають низької затримки сигналу та високої щільності пристроїв, наприклад домашньої автоматизації, інтелектуального освітлення та промислових систем управління.

LoRa vs Zigbee

Обидві технології призначені для налагодження зв’язку між пристроями в IoT-мережах. Вони відрізняються показниками технічних характеристик, тому їх застосовують для різних цілей. Зокрема, у цих протоколів зв’язку різняться дальність дії, діапазон робочих частот, покриття, споживана потужність девайсів, швидкість передачі даних та пропускна спроможність. Розповімо докладніше про відмінності технологій LoRa та Zigbee.

Діапазон та покриття

Відмінна риса LoRa — це порівняно висока дальність дії. У міському середовищі сенсори в такій мережі можуть спілкуватися один з одним на відстані до 5 км. Однак на відкритій місцевості дальність дії збільшується до 15 км. Це робить LoRa кращим вибором для рішень, що охоплюють великі території або вимагають підключення у віддалених локаціях.

Пристрої в мережі Zigbee можуть передавати інформацію на коротші відстані — до 100 м. Тому такі мережі найчастіше використовують для комунікації в обмеженому просторі: в межах одного будинку, будівлі, підприємства чи установи.

Споживана потужність

Низьке енергоспоживання — це одна з ключових переваг LoRa. Технологія дає змогу пристроям мережі працювати від батареї протягом тривалого часу без необхідності частої заміни. Термін служби автономного джерела живлення у пристроях LoRa сягає 10 років.

Сенсори в мережах Zigbee також працюють з низьким енергоспоживанням, але в деяких системах з великим обсягом даних, що передаються, програють у довговічності пристроям LoRa. Це робить LoRa кращим вибором для програм Інтернету речей, де ефективність енергоспоживання відіграє ключову роль.

Швидкість передачі даних та пропускна спроможність

LoRa працює з невеликими пакетами даних на низьких швидкостях від 300 біт/с до 37,5 кбіт/с. Тому її частіше застосовують для мереж, де не потрібна висока швидкість підключення.

Zigbee пропонує вищу швидкість передачі даних — 20–250 кбіт/с. Тому цей протокол більше підходить для мереж, що потребують зв’язку в реальному часі, або частого обміну даними, наприклад для домашньої автоматизації та систем промислового моніторингу.

Топологія мережі

У мережах LoRa використовують топології «точка-точка» або «зірка», в якій шлюзи передають повідомлення між окремими кінцевими пристроями та центральним мережевим сервером.

У мережах Zigbee можуть бути реалізовані різні топології: сітчасті, деревоподібні, однорангові та зіркоподібні. Це забезпечує велику масштабованість та гнучкість при побудові IoT-мереж. Пристрої можуть взаємодіяти безпосередньо один з одним або через проміжні вузли, утворюючи мережі, що самовідновлюються.

Вартість

Завдяки здатності LoRa передавати дані на великі відстані та проникати крізь стіни системи LoRa вимагають набагато меншої кількості шлюзів, порівняно з Zigbee, для підтримки тієї самої кількості пристроїв. Це може значно зменшити витрати на мережеве обладнання. Крім того, завдяки легшому встановленню та розгортанню пристроїв LoRa в порівнянні з Zigbee вартість їх впровадження також знижується, що робить LoRa економічно вигіднішим рішенням.

Вибір між LoRa та Zigbee залежить від конкретних вимог IoT-мережі. LoRa ідеально підходить для систем, де важливий зв’язок на великих відстанях і низьке енергоспоживання. Zigbee пропонує гнучкість і масштабованість топології, що робить її кращим вибором для систем, що потребують високої пропускної здатності. Зрештою, все залежить від унікальних потреб кожного конкретного проекту в галузі Інтернету речей.