Ein Vergleich von Bluetooth und ZigBee für IoT-Anwendungen

Da der Markt für Low-Power-Wide-Area-Networks (LPWAN) wächst, gibt es so viele weitere Optionen für Low-Power-Protokolle für Internet of Things (IoT)-Anwendungen. In diesem Artikel vergleichen wir Bluetooth und Bluetooth Low Energy (LE) mit ZigBee, damit Sie eine bessere Vorstellung davon bekommen, welches drahtlose Protokoll Sie für Ihre verbundenen Geräte verwenden sollten.

Der Unterschied zwischen Bluetooth und Bluetooth LE

Es gibt zwei Zweige von Bluetooth:traditionelles Bluetooth und Bluetooth Low Energy (bekannt als Bluetooth LE). Der Grund, warum herkömmliches Bluetooth nicht mit ZigBee vergleichbar ist, liegt im Stromverbrauch. Wenn eine Anwendung über einen längeren Zeitraum batteriebetrieben sein muss, reicht herkömmliches Bluetooth einfach nicht aus. Das traditionelle Bluetooth-Design empfiehlt einen Stromverbrauch von einem Watt. Wenn es um drahtlose IoT-Anwendungen geht, ist das viel . Sowohl Bluetooth LE als auch ZigBee liegen zwischen 10 und 100 Milliwatt (mW), was 10 bis 100 Mal weniger ist als das, was herkömmliches Bluetooth für das Design empfiehlt. Bluetooth LE schneidet jedoch gut mit ZigBee ab, auf das wir in diesem Artikel eingehen werden.

Bluetooth LE

Bluetooth LE ist ein Personal Area Network (PAN), daher ist die Reichweite viel geringer als bei ZigBee. Der Zweck besteht darin, sich mit Geräten in der Nähe eines Benutzers verbinden zu können. Bluetooth LE hat eine viel geringere Reichweite als ZigBee, aber auch eine viel höhere Datenrate. Herkömmliches Bluetooth hatte eine Datenrate zwischen 1 bis 3 Mbit/s, und die Bluetooth LE-Datenrate beträgt 1 Mbit/s für kurze Bursts. Es „schläft“ zwischen diesen Bursts – eine Funktionalität, die ZigBee nicht hat – die weniger Daten- und Stromverbrauch erfordert.

Jetzt wird Bluetooth LE auch von vielen Betriebssystemen unterstützt, darunter Android, iOS, Windows 8/10 und OS X (Bereiche, in die ZigBee nicht verzweigt hat). Wenn ein Benutzer sein Smartphone hat und sich mit einem Gerät verbinden möchte, macht Bluetooth LE dies möglich. Bluetooth ist jedoch keine gute Wahl für Knoten mit hoher Dichte oder Anwendungen mit großer Reichweite.

Bluetooth LE-Anwendungsfall

Bluetooth LE ist ideal für jemanden, der durch eine Gruppe verbundener Dinge in einem definierten Raum reist. Wenn eine Person in ihr Auto einsteigt, kann Bluetooth LE das Auto „intelligenter“ machen, indem es die Audiowahl und die Verbindung zwischen Auto-Telefon-Lautsprechern aktiviert. Wenn sie von ihrem Auto zu einem Bluetooth LE-fähigen Smart-Bike wechseln, könnte die verbundene Anwendung sie an den richtigen Ort leiten. Die Informationen verbleiben nicht bei einem Bluetooth LE-fähigen Gerät, sondern bleiben beim Benutzer.

ZigBee

ZigBee ist ein Mesh-Netzwerkprotokoll, das entwickelt wurde, um kleine Datenmengen über mittlere Entfernungen zu übertragen. Es läuft in einem Mesh-Topologie-Netzwerk, was bedeutet, dass Informationen von einem einzelnen Sensorknoten über eine Gruppe (oder „Mesh“) von Modi übertragen werden, bis die Übertragung das Gateway erreicht.

ZigBee ist ein lokales Netzwerk (LAN), daher ist es im Gegensatz zu Bluetooth LE nicht dafür gedacht, sich direkt mit Geräten in der Nähe eines Benutzers zu verbinden. Stattdessen verbindet es sich mit Geräten, die eine größere Reichweite benötigen. Aus diesem Grund ist es ein ideales Protokoll für die Heimautomatisierung und intelligente Beleuchtung.

Trotz der breiteren Palette von ZigBee ist es immer noch ziemlich begrenzt und nicht die beste Wahl für hoch instrumentierte Installationen wie industrielle IoT-Anwendungen. Und aufgrund ihrer Mesh-Topologien haben ZigBee-Netzwerke höhere Latenzen, was zu Engpässen führen kann, wenn mehrere Knoten versuchen, einen einzelnen Knoten zu passieren, um zum Gateway zu gelangen. Aus diesem Grund glänzt ZigBee nicht, wenn eine hohe Knotendichte vorhanden ist (wie zum Beispiel in einer Fabrik). ZigBee steht auch vor vielen Herausforderungen, wenn das Link-Budget stark schwankt, wie etwa mobile Knoten oder Parksensoren.

ZigBee-Anwendungsfall

Bedenken Sie Folgendes:Sie könnten ein ZigBee-System anschließen, sodass ZigBee eine ganze Reihe von Veranstaltungen durchführen würde, wenn jemand durch seine Haustür kommt:seine Lieblingsmusik einschalten, das Licht einschalten, die Heizung aufdrehen und vieles mehr. Wenn sie gehen, könnte eine ZigBee-Anwendung das HLK-System ausschalten, um Energie zu sparen und Geld zu sparen. Insgesamt bietet es einen praktischen Anwendungsfall für die Hausautomation.

Vergleichstabelle:Bluetooth (Bluetooth LE) vs. ZigBee

Bluetooth (LE) ZigBee Netzwerktyp Personal Area Network (PAN), das nur wenige Knoten unterstützt Lokales Netzwerk (LAN), das viele Knoten unterstützt Reichweite* 77 Meter 291 Meter Betriebssystem Android, iOS, Windows 8, OS X Derzeit nicht kompatibel Topologie Mesh und Stern Nur Mesh Durchsatz 270 kbit/s 250 kbit/s Modulation Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS) Direktsequenz-Spreizspektrum (DSSS) Sendeleistung 10 mW 100 mW

*Dieser Reichweitenvergleich basiert auf einem bestimmten Anwendungsfall; den vollständigen Vergleich mit zusätzlichen Spezifikationen finden Sie in diesem Artikel.

Imbiss

Bluetooth LE und ZigBee ergänzen sich eigentlich recht gut. Manchmal möchte jemand Bluetooth LE für IoT-Anwendungen verwenden, und manchmal ist ZigBee die bessere Wahl. Erst im letzten Jahr haben ZigBee und Bluetooth begonnen, in diesem Bereich zu konkurrieren. Einige Entwickler stellen fest, dass eine Kombination aus Bluetooth LE und ZigBee zu sehr starken persönlichen und lokalen Netzwerkgeräten führen kann.