LoRa contra Zigbee: ¿Cuál es la mejor tecnología para la conectividad IoT?

Durante las ultimas décadas, el Internet de las Cosas ha hecho un progreso significativo, estableciéndose como el rey de la tecnología en todos los ámbitos de la vida. Desde dispositivos portátiles inteligentes hasta domótica y ciudades inteligentes, IoT es como una casa en llamas, sigue abriendo nuevas posibilidades, renovando nuestros negocios y nuestras vidas. Como base de transmisión del IoT, la tecnología de comunicación inalámbrica se ha convertido en un tema candente, con varias tecnologías que presentan otras nuevas para compartir una gran parte del mercado de IoT. Entre los más populares tecnologías inalámbricas, este artículo se centrará en las diferencias entre LoRa y Zigbee.

desarrollo de internet de las cosas: introducción a LoRa y Zigbee

Hay muchas tecnologías de comunicación inalámbrica en aplicaciones IoT que pueden ayudar a establecer una red de área local o amplia.. La tecnología inalámbrica de la LAN implica WiFi de 2,4 GHz., Zigbee, Bluetooth, etc., y la WAN incluye 2G/3G/4G, etc. Antes de las redes de área amplia de baja potencia (LPWAN), parecía que tenías que elegir entre baja potencia y larga distancia. Con la adopción de la tecnología LPWAN, it’s possible to maximize longer-range communications and lower-power consumption, mientras ahorra en costos adicionales.

Que es LoRa

LoRa significa radio de largo alcance, que es un estándar inalámbrico WAN de baja potencia adoptado y promovido por American Semtech Company. Basado en tecnología de espectro ensanchado, es una de las tecnologías de comunicación inalámbrica de LPWAN, funcionando bien en términos de distancia de transmisión y consumo de energía.

LoRa tiene distancias más largas que otras tecnologías inalámbricas para el mismo consumo de energía, proporcionando un sistema simple con largas distancias, batería de larga duración, y alta capacidad para escalar redes de sensores. La cobertura de la conexión Lora es 3-5 veces mayor que la comunicación tradicional por radiofrecuencia. Actualmente, LoRa se ha popularizado en todo el mundo y se ha aplicado gradualmente al Internet de las cosas.

¿Qué es Zigbee?

Zigbee es un protocolo de red inalámbrica para transmisión de corta distancia, que es adecuado para la transmisión de datos entre una serie de componentes electrónicos con una distancia de transmisión corta, baja tasa de transmisión y bajo consumo de energía. Toma su nombre de la danza en zig-zag de las abejas melíferas, ya que las abejas siempre bailan con sus alas para comunicar la ubicación del polen a sus compañeros.

Como de corto alcance, baja complejidad, de baja potencia, tecnología de comunicación inalámbrica de bajo costo, La tecnología de comunicación inalámbrica ZigBee se basa en IEEE802 15.4 estándar inalámbrico en redes, software de seguridad y aplicaciones. La amplia aplicación de Zigbee en hogares inteligentes e Internet industrial de las cosas demuestra que es una solución de red inalámbrica confiable y eficiente..

Comparación característica por característica entre LoRa y Zigbee

LoRa y Zigbee son estándares diferentes para la comunicación inalámbrica. Para romper las diferencias, la siguiente parte le mostrará algunas de las comparaciones comunes y poco comunes entre LoRa y Zigbee.

Banda de frecuencia: LoRa está diseñado para operar en frecuencias entre 863 para 870 MHz en Europa, 902 para 928 MHz en América, 915 para 928 MHz en Asia, y 2.4 GHz en todo el mundo, mientras que Zigbee transmite sobre 868MHz en Europa, 915 MHz en América, y el estándar global 2.4GHz Industrial Scientific and Medical (ISMO) banda de frecuencia.

Rango de transmisión: En términos de rango de transmisión, el rango máximo para conexiones inalámbricas basadas en Zigbee es 100 metro, mientras que para LoRa, puede extenderse bien hasta 15-20 km. En LoRa, el alcance depende de numerosos factores, como puertas de enlace interiores o exteriores, antena usada, etc. De media, LoRa puede transmitir señales a través de 3 millas (4.7 km) en zonas urbanas y 10 millas (16 km) o más en las zonas rurales.

El consumo de energía: La corriente de transmisión del chip LoRa es similar a la de Zigbee, y la corriente de recepción de LoRa es más baja que la de Zigbee, ambos tienen un menor consumo de energía. Generalmente hablando, el número de paquetes de datos enviados y recibidos por el terminal del sistema Zigbee en red y funcionamiento normal es mayor que el de LoRa, y estas interacciones también aumentarán el consumo de energía.

Velocidad de datos: La tasa de transferencia de datos de LoRa varía de 300 bps a 37.5 kbps, según el ancho de banda utilizado y el factor de dispersión. Zigbee es capaz de entregar datos a una velocidad de 250 kbps, 100 kbps, 40 kbps, y 20 kbps.

Topología: La arquitectura de red LoRa adopta una topología de estrella de estrellas, en el que las puertas de enlace retransmiten mensajes entre los dispositivos finales individuales y el servidor de red central. Hay varias topologías de red en Zigbee, incluyendo estrella, árbol, redes peer-to-peer y mesh. Cada topología tiene efectos diferentes en el enrutamiento de mensajes y la conexión de dispositivos..

Costo: Debido a la comunicación a larga distancia., fuerte capacidad de penetración en la pared, y gran capacidad del sistema de LoRa, la cantidad de puertas de enlace LoRa requeridas por la misma cantidad de terminales es mucho menor que la de las puertas de enlace Zigbee, que puede ahorrar el costo de red del sistema. Comparado con Zigbee, la instalación y el despliegue de los dispositivos LoRa son más simples, lo que reduce en gran medida su costo de instalación.

	LoRa	Zigbee
Autoridad de especificaciones	Alianza LoRa	Alianza Zigbee
Año de desarrollo	2009	1998
Estándar	IEEE 802.15.4	IEEE 802.15.4
Banda de frecuencia	863 para 870 megahercio, 902 para 928 megahercio, 915 para 928 megahercio, 2.4 GHz en todo el mundo	868megahercio, 915 megahercio, 2.4GHz
Rango de transmisión	3 millas (4.7 km) en áreas urbanas, 10 millas (16 km) o más en las zonas rurales	10 para 100 metros
El consumo de energía	300 bps a 37.5 kbps	bajo
Velocidad de datos	inferior en comparación con Zigbee	20 kbps (868 megahercio), 40Kbps (915 megahercio) , 250 kbps (2.4GHz)
Topología	estrella	estrella, árbol, punto a punto y malla
Costo	bajo	medio
Solicitud	utilizado como área amplia La red	utilizado como LR-WPAN, es decir. red de área personal inalámbrica de baja tarifa

¿Cuáles son los pros y los contras de LoRa y Zigbee?

Las diferentes características de LoRa y Zigbee determinan que tendrán distintas ventajas y limitaciones. Basado en sus características especiales arriba, aquí hay una introducción a las principales ventajas y limitaciones de LoRa y Zigbee.

Ventajas de LoRa

• Alcance más largo: Esta es una de las ventajas destacadas de la tecnología LoRa.. El rango de comunicación de los sensores LoRa se mide en kilómetros.
• Baja potencia equivale a más batería: El bajo consumo de energía significa que los dispositivos LoRa tienen una mayor duración de la batería, que puede lograr una duración de la batería de más de 10 años.
• Notable inmunidad a las interferencias: LoRa adopta la tecnología de espectro ensanchado, lo que mejora en gran medida la capacidad antiinterferencias de la comunicación inalámbrica LoRa. Incluso si las señales se envían al host con la misma frecuencia simultáneamente, these signals won’t interfere with each other, abordando así a fondo el punto de dolor de que la comunicación de la señal inalámbrica se interfiere fácilmente.
• Despliegue fácil y rápido: La red LoRa básicamente adopta una topología en estrella, maneja menos ancho de banda, y es facil de expandir. Es una opción obvia para implementaciones prácticas de IoT donde la transmisión de datos es inestable.

Limitaciones de LoRa

• No es ideal para grandes cargas útiles de datos: LoRa no es ideal para grandes cargas útiles de datos porque procesa menos ancho de banda y transmite menos cargas útiles de datos.
• Redes de radio sin licencia: LoRaWAN funciona en redes de radio sin licencia, y a medida que crecen los dispositivos LoRa y las implementaciones de red, puede experimentar interferencias en esa frecuencia.
• Menos seguro: La capa de red de LoRa y la capa de aplicación se generan a partir de la misma clave raíz y número aleatorio y no están aisladas entre sí.. Por lo tanto, existen riesgos de fuga de privacidad de datos y manipulación de datos debido a la fuga de claves privadas.

Ventajas de Zigbee

• Estructura de red flexible: Hay más de una estructura de red de Zigbee, pero debido a la corta distancia de comunicación de Zigbee y la débil capacidad para penetrar paredes, la expansión de la red es difícil.
• Alta seguridad: Zigbee adopta el algoritmo de cifrado AES-128, que proporciona seguridad de tres niveles durante la transmisión de datos. Las aplicaciones individuales pueden determinar de forma flexible sus propiedades de seguridad.
• Breve retraso: Breve retraso significa que Zigbee responde rápidamente, por lo general, cambia del modo de suspensión al modo de trabajo en 15 ms. es más, un nodo puede conectarse a la red en 30ms, más ahorro de energía.
• Gran capacidad de red: Una red Zigbee incluye hasta 255 Nodos de red Zigbee, de los cuales uno es un dispositivo maestro y los otros son dispositivos esclavos. Si están conectados entre sí a través de un coordinador de red, toda la red puede soportar más de considerable 64,000 Nodos de red Zigbee.

Limitaciones de Zigbee

• Alto costo: Debido a la corta distancia de comunicación de Zigbee, el costo es alto para aplicaciones que requieren el despliegue de una gran cantidad de nodos. Y cuando algo sale mal, los costos de reemplazo serán altos.
• Cobertura de transmisión limitada: La cobertura limitada significa que Zigbee se aplica principalmente en ambientes interiores en lugar de contextos al aire libre..
• Implementación compleja: La red inalámbrica Zigbee involucra una gran cantidad de nodos terminales y puertas de enlace, por lo que la creación de redes es complicada y la expansión de la red es difícil.

Diferentes casos de uso de conectividad Zigbee y LoRa

LoRa y Zigbee nacen para casos de uso totalmente diferentes. Based on the advantages of LoRa’s long-distance transmission, súper capacidad antiinterferencias, y bajo consumo de energía, sus escenarios de aplicación comunes incluyen ciudades inteligentes, hogares inteligentes, edificios inteligentes, monitoreo ambiental inteligente, medición inteligente, agricultura inteligente, granja inteligente, industria inteligente, comercio minorista inteligente, logística inteligente, Protección contra incendios inteligente, etc. Para ser preciso, Lora hace que los escenarios de aplicación se extiendan sin problemas desde el interior al exterior e incluso a toda la comunidad.

La amplia banda de frecuencia de comunicación y la corta distancia de comunicación determinan la implementación de la solución Zigbee. Los escenarios de aplicación comunes incluyen el hogar inteligente, medición inteligente, agricultura inteligente, energía inteligente, etc. Zigbee es más preferido en el campo de control automático y control remoto, y formó una cadena ecológica de cierta escala en domótica y control de campo industrial. Con la profundización de la aplicación, Zigbee’s own limitations make Zigbee products encounter a bottleneck. Al mismo tiempo, LoRa está ingresando al IoT con un fuerte impulso y convirtiéndose en su fuerte rival.

LoRa contra Zigbee: qué elegir para una mejor conectividad

Comparar LoRa y Zigbee es como comparar manzanas y naranjas. LoRa es superior a Zigbee en términos de alcance y consumo de energía. Zigbee se ve favorecido en la comunicación de corto alcance y el ambiente interior. En cuanto a qué tecnología inalámbrica es mejor elegir para la conectividad IoT, it’s obvious that the result is based on usage. Puede seleccionar lo mejor de acuerdo con las necesidades específicas de su negocio.

Para propósitos generales, LoRa es una opción mucho más efectiva en el caso de aplicaciones IoT que requieren transmisión a larga distancia, bajo consumo de energía, gran cantidad de conexiones y rastreo de ubicación. Las aplicaciones típicas incluyen la lectura inteligente de medidores de agua, agricultura inteligente, estacionamiento inteligente, seguimiento de vehículos, seguimiento de ubicación de personal, comunidad inteligente y así sucesivamente. LoRa también se puede integrar con otras tecnologías como WiFi, Bluetooth, grandes datos, y más para proporcionar una mejor conectividad.

Mientras tanto, Zigbee también es una solución de red inalámbrica confiable, que tenía una larga historia en el campo industrial y se usa para monitoreo y control remoto. Surge en respuesta a la creciente demanda de automatización industrial para una transmisión de datos inalámbrica fiable. La solución de red de malla Zigbee mejorará en gran medida la eficiencia y la interoperabilidad de los dispositivos IoT.