Uma comparação de Bluetooth e ZigBee para aplicativos de IoT

À medida que o mercado de rede remota de baixa potência (LPWAN) se expande, há muito mais opções para protocolos de baixa potência para aplicativos de Internet das Coisas (IoT). Neste artigo, estamos comparando o Bluetooth e o Bluetooth Low Energy (LE) ao ZigBee, para que você possa ter uma ideia melhor de qual protocolo sem fio usar para seus dispositivos conectados.

A diferença entre Bluetooth e Bluetooth LE

Existem dois ramos do Bluetooth:Bluetooth tradicional e Bluetooth Low Energy (conhecido como Bluetooth LE). A razão pela qual o Bluetooth tradicional não é comparável ao ZigBee se resume ao consumo de energia. Se um aplicativo precisar ser operado por bateria por um longo período de tempo, o Bluetooth tradicional simplesmente não será suficiente. O design tradicional do Bluetooth recomenda um watt de consumo de energia. Quando se trata de aplicativos IoT sem fio, isso é muito . Tanto o Bluetooth LE quanto o ZigBee têm entre 10 e 100 miliwatts (mW), o que é de 10 a 100 vezes menos do que o que o Bluetooth tradicional recomenda que você projete. No entanto, o Bluetooth LE se compara bem ao ZigBee, que discutiremos neste artigo.

Bluetooth LE

Bluetooth LE é uma rede de área pessoal (PAN), portanto, o alcance é muito menor do que ZigBee. O objetivo é ser capaz de se conectar a dispositivos próximos a um usuário. O Bluetooth LE tem um alcance muito mais curto do que o ZigBee, mas também tem uma taxa de dados muito mais alta. O Bluetooth tradicional tinha uma taxa de dados entre 1 a 3 Mbit / s, e a taxa de dados do Bluetooth LE é de 1 Mbit / s para rajadas curtas. Ele “dorme” entre esses bursts - uma funcionalidade que o ZigBee não possui - o que requer menos dados e uso de energia.

Agora, o Bluetooth LE também é compatível com muitos sistemas operacionais, incluindo Android, iOS, Windows 8/10 e OS X (espaços em que ZigBee não se ramificou). Se um usuário tem seu smartphone e deseja se conectar a um dispositivo, o Bluetooth LE torna isso possível. No entanto, o Bluetooth não é uma ótima escolha para nós de alta densidade ou aplicativos de longo alcance.

Caso de uso Bluetooth LE

Bluetooth LE é ideal para quem viaja por um grupo de coisas conectadas em um espaço definido. Quando uma pessoa entra no carro, o Bluetooth LE pode tornar o carro “inteligente” habilitando a discagem de áudio e a conexão de alto-falante do carro para o telefone. Se eles mudarem do carro para uma bicicleta inteligente com Bluetooth LE, o aplicativo conectado pode direcioná-los para o local certo. As informações não ficam com um dispositivo habilitado para Bluetooth LE, mas sim com o usuário.

ZigBee

ZigBee é um protocolo de rede em malha projetado para transportar pequenas quantidades de dados em distâncias médias. Ele é executado em uma rede de topologia em malha, o que significa que as informações de um único nó sensor viajam por um grupo (ou “malha”) de modos até que a transmissão alcance o gateway.

ZigBee é uma rede local (LAN), portanto, ao contrário do Bluetooth LE, não se destina a conectar-se a dispositivos diretamente ao redor de um usuário. Em vez disso, ele se conecta a dispositivos que precisam de um alcance mais amplo. Por isso, é um protocolo ideal para automação residencial e iluminação inteligente.

Apesar da gama mais ampla de ZigBee, ainda é bastante limitado e não é a melhor escolha para instalações altamente instrumentadas, como aplicações IoT industriais. E por causa de suas topologias de malha, as redes ZigBee têm latências mais altas, o que pode causar gargalos quando vários nós tentam passar por um único nó para chegar ao gateway. Por causa disso, ZigBee não brilha quando há uma alta densidade de nós (como em uma fábrica, por exemplo). ZigBee também enfrenta muitos desafios quando o orçamento do link é altamente variável, como nós móveis ou sensores de estacionamento.

Caso de uso ZigBee

Considere o seguinte:você poderia fazer a interface de um sistema ZigBee para que, quando alguém entrasse pela porta da frente, o ZigBee executasse uma série de eventos:ligando suas músicas favoritas, acendendo as luzes, aumentando o aquecimento e muito mais. Quando eles saem, um aplicativo ZigBee pode desligar o sistema HVAC para conservar energia e economizar dinheiro. No geral, ele oferece um caso de uso prático para automação residencial.

Gráfico de comparação:Bluetooth (Bluetooth LE) vs. ZigBee

Bluetooth (LE) ZigBee Tipo de rede Rede de área pessoal (PAN), que oferece suporte a poucos nós Rede local (LAN), que suporta muitos nós Intervalo * 77 metros 291 metros Sistema operacional Android, iOS, Windows 8, OS X Não compatível atualmente Topologia Malha e estrela Apenas malha Taxa de transferência 270 kbps 250 kbps Modulação Espectro de propagação de salto de frequência (FHSS) Espectro de difusão de sequência direta (DSSS) Transmitir potência 10 mW 100 mW
* Esta comparação de intervalo é baseada em um caso de uso específico; veja a comparação completa com especificações adicionais neste artigo.

Takeaway

Bluetooth LE e ZigBee são bastante complementares um ao outro. Há momentos em que alguém gostaria de usar o Bluetooth LE para aplicativos IoT, e há momentos em que ZigBee é a melhor escolha. Somente no ano passado o ZigBee e o Bluetooth passaram a competir neste espaço. Alguns desenvolvedores estão descobrindo que uma combinação de Bluetooth LE e ZigBee pode criar dispositivos pessoais e de rede local muito fortes.