Der Kampf zwischen ZigBee und WLAN um die M2M-Kommunikation

Dies ist der vierte Teil einer Serie über M2M-Funktechnologien. Schauen Sie sich bei Interesse auch die anderen Artikel hier an. Wir schreiben diese Serie für Unternehmen, die versuchen, eine drahtlose Technologie zu wählen, um ihre IoT-Anwendungen zu starten (oder zu verbessern). Heute vergleichen wir Zigbee mit WLAN und geben eine Empfehlung ab, abhängig von einigen grundlegenden Kompromissen wie Bandbreite, Reichweite und Stromverbrauch.

ZigBee erklärt

Die ZigBee-Technologie wurde entwickelt, um kleine Datenmengen über eine kurze Distanz zu transportieren und dabei sehr wenig Strom zu verbrauchen. Im Gegensatz zu WiFi ist es ein Mesh-Netzwerkstandard, was bedeutet, dass jeder Knoten im Netzwerk miteinander verbunden ist. Das bedeutet, dass Sie sich nicht nur auf den Router und den Endpunkt verlassen müssen. Es gibt einige gängige Haushaltsprodukte, die ZigBee-Chips verwenden, wie der Nest-Thermostat, über den wir in unserem Smart Meter-Blogbeitrag gesprochen haben

Das ZigBee-Mesh-Netzwerk hat jedoch Interoperabilitätsprobleme. Das bedeutet, dass sich ZigBee-Profile gegenseitig stören können. Wenn Sie also im Gegensatz zu WLAN zwei Geräte mit ZigBee-Chips haben, ist es möglich, dass diese nicht miteinander arbeiten können.

Diese Technologie hat auch eine niedrige Kanalbandbreite von 1MHz. Es ist auf drahtlose Personal Area Networks (WPAN) beschränkt und erreicht für übliche Anwendungen durchschnittlich 10 bis 30 Meter. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit von ZigBee ist auch niedriger als die von WiFi. Die maximale Geschwindigkeit beträgt nur 250 kbit/s, viel niedriger als die niedrigste WLAN-Geschwindigkeit.

ZigBee-Akkulaufzeit

Die beste Qualität von ZigBee ist der niedrige Stromverbrauch und die Akkulaufzeit. Sein Protokoll wurde als „Zusammenbauen und Vergessen“ konzipiert, d. h., wenn Sie es einmal eingerichtet haben, kann es Monate dauern.

WLAN erklärt

WiFi ist ein lokales Netzwerk (LAN), das den Internetzugang innerhalb einer begrenzten Reichweite ermöglicht. Es ist das, was Sie als Ihr Heimnetzwerk verwenden und was die meisten öffentlichen Orte (wie Cafés und Flughäfen) auch bieten. WiFi ist ein Sternnetzwerk, in dem es einen zentralen Hub gibt und alle Knoten oder Geräte damit verbunden sind. Diese Sterntopologie erleichtert das Hinzufügen oder Entfernen von Geräten, ohne den Rest des Netzwerks zu beeinträchtigen.

Die Bandbreite ist hoch – bis zu 2 MHz – und eignet sich daher perfekt zum Streamen von Musik und zum Abrufen von E-Mails auf Ihrem Telefon oder Tablet. Der Nachteil ist jedoch, dass es nur funktioniert, wenn das Signal stark ist und Sie sich in der Nähe des Access Points befinden. Seine durchschnittliche Reichweite liegt zwischen 30 und 100 Metern.

Ein weiteres Problem ist, dass es sich nicht um ein energieeffizientes Netzwerk handelt. WLAN-basierte Geräte halten (wie Sie wissen) in der Regel etwa 10 Stunden durch, weshalb Sie Ihr Smartphone täglich aufladen müssen. Dies ist also eindeutig keine Option, wenn Ihre M2M-Anwendung Sensoren an entfernten Orten enthält.

Obwohl es schneller als ZigBee ist, weist WiFi bei der Datenübertragung Geschwindigkeitsunterschiede auf. Netzwerke, die nach dem 802.11b-Standard definiert sind, haben eine maximale Übertragungsgeschwindigkeit von 11 Mbit/s, während andere Versionen (wie a und g) eine maximale Geschwindigkeit von 54 Mbit/s haben. Dies erklärt, warum manche Leute schnelleres WLAN haben als andere. Tabelle 1 zeigt die maximale Datenrate jedes WLAN-Standards zusammen mit ihrer Frequenz und Bandbreite.

802.11ah

Ein neuer WLAN-Standard, 802.11ah, im unlizenzierten 900-MHz-Band für die Haus- und Gebäudeautomation soll noch in diesem Jahr auf den Markt kommen. Es wird mit anderen bereits etablierten Protokollen in diesem Band konkurrieren, nämlich ZigBee. WiFi AH zielt darauf ab, eine Reihe von Optionen von einem Durchsatz von 150 kbit/s bei einem 1-MHz-Band bis zu 40 mbit/s über einem 8-MHz-Band zu unterstützen. Es wird auch erwartet, dass es Entfernungen um 50 % länger zurücklegt als die von 802.11n-Produkten. Mehr erfahren Sie hier und hier.

Wer gewinnt also den Kampf zwischen ZigBee und WiFi?

Es hängt ganz davon ab, welche M2M- oder IoT-Anwendung Sie erstellen möchten. Aber im Allgemeinen würde ich sagen, dass beides in der M2M-Kommunikation nicht gewinnt. Lass es mich erklären.

Vergleich des Stromverbrauchs von WLAN und ZigBee

WiFi und ZigBee haben beide ihre positiven Eigenschaften, aber sie haben offensichtlich auch Nachteile. Was Sie mit WLAN an Bandbreite gewinnen, geht an Akkuleistung und Reichweite verloren, und was Sie mit der Akkulaufzeit von ZigBee gewinnen, verlieren Sie mit ZigBee an Reichweite und Bandbreite. Wie bei jeder Entscheidung, die auf Link-Budgets basiert, ist es daher wichtig, Kompromisse zu verstehen.

Wenn man speziell über den Stromverbrauch spricht, verbrauchen ZigBee-basierte Netzwerke im Allgemeinen 25 % des Stroms von WLAN-Netzwerken. Die Akkulaufzeit von ZigBee ist ein großes Plus gegenüber WLAN und muss unbedingt berücksichtigt werden, wenn Ihre Endpunkte mit Akkus betrieben werden.

Genau aus diesem Grund haben wir das neue Protokoll entwickelt, Symphonie-Link , und deshalb schreiben wir diesen Beitrag. Wenn Sie ZigBee und WiFi vergleichen möchten, benötigen Sie möglicherweise Symphony Link. Anstatt ein Mesh-Netzwerk wie ZigBee zu verwenden, verwendet Symphony Link eine Sterntopologie wie WiFi, kann aber jetzt eine große Reichweite mit hoher Kapazität abdecken – etwas, das weder die ZigBee-Technologie noch WiFi können. Unser größeres Weitverkehrs-IoT-Gateway kann 200.000 Verbindungen (WiFi würde explodieren) unterstützen und das bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch.