ZigBee vs. Bluetooth:um caso de uso com cálculos de alcance

ZigBee, Bluetooth e Bluetooth Low Energy são frequentemente descritos como protocolos de rede comparáveis. Mas, além de rodar na mesma banda de frequência, esses padrões sem fio Personal Area Network (PAN) têm mais diferenças do que semelhanças. Hoje veremos o que são, quais aplicativos são adequados para cada um e como eles diferem em um caso de uso específico.

O que é ZigBee?

ZigBee é um protocolo de rede mesh. Ele é projetado para transportar pequenos pacotes de dados em distâncias curtas, mantendo o baixo consumo de energia. Como seu concorrente Z-Wave, ele é executado em uma rede de topologia em malha, o que significa que a informação de um único nó sensor viaja em uma teia de nós (cada um dos quais atua como uma fonte de dados e um repetidor) até que a transmissão chegue ao gateway.



Ele usa uma versão do padrão IEEE (Instituto de Eletrônica e Engenharia Eletrônica) 802.15.4 e, como tal, é amplamente utilizado em redes de dados de sensores de área local. ZigBee usa a banda de frequência ISM de 2,4 GHz - e como este é um padrão global, seus aplicativos podem ser usados ​​em praticamente qualquer lugar.

(É importante notar que ZigBee viu alguns problemas com interoperabilidade, porque dois perfis ZigBee podem interferir um no outro. Este artigo do The Verge tem mais informações sobre esse assunto.)

Os aplicativos ZigBee incluem automação residencial, sistemas de segurança, sistemas HVAC, iluminação inteligente e muito mais.

O que são Bluetooth e Bluetooth de baixa energia (LE)?

Bluetooth

Bluetooth é um padrão de tecnologia sem fio criado e usado para curto alcance comunicação sem fio. Foi desenvolvido em 1994 pela gigante das telecomunicações Ericsson e agora é gerido pelo Bluetooth Special Interests Group (SIG).

O Bluetooth foi criado para permitir a transmissão de dados sem fio com dispositivos de alcance muito curto. É por isso que muitas pessoas pensam imediatamente em um fone de ouvido sem fio ou teclado sem fio quando pensam nesta tecnologia. Em termos técnicos, o Bluetooth opera dentro da banda de frequência ISM de 2,4 GHz (como ZigBee). Os pacotes de dados são divididos e trocados entre um dos 79 canais Bluetooth designados, cada um com 1 MHz de largura de banda.

Os aplicativos Bluetooth são ideais para transferências de arquivos de dispositivo para dispositivo, fones de ouvido, alto-falantes e acréscimos de computação sem fio, como teclados, trackpads e impressoras.

Bluetooth LE

Bluetooth Low Energy - abreviado Bluetooth LE - foi originalmente marcado como “Bluetooth 4.0” quando foi criado em 2011. Seu principal benefício (e a diferença do Bluetooth “normal”) é o baixo consumo de energia. Isso é ideal para produtos M2M, porque uma única bateria com Bluetooth LE em um produto pode durar até cinco anos.

O Bluetooth LE opera na banda ISM de 2,4 GHz, como o Bluetooth 1.0. Dito isso, o Bluetooth LE tem um tempo de conexão muito curto (apenas alguns ms) com uma alta taxa de dados (1 Mb / s) e, em seguida, entra em “modo de espera” até que a conexão seja restabelecida.

Os aplicativos Bluetooth LE são ideais para tecnologia de nível de sensor, aplicativos de transporte público e dispositivos de monitoramento de saúde e condicionamento físico. Comparado ao Bluetooth, o Bluetooth LE está mais relacionado ao ZigBee no que diz respeito aos aplicativos, porque é menos caro do que o Bluetooth normal e consome pouca energia.

Veja também:Bluetooth vs. Bluetooth de baixa energia:qual é a diferença?

ZigBee vs. Bluetooth LE:Caso de uso Vineyard

Para ilustrar a diferença entre ZigBee e Bluetooth Low Energy, criamos este gráfico de comparação. Suponha que um vinicultor deseja monitorar seus vinhedos sem fio para lidar com as condições ambientais, de modo que sua próxima safra de Pinot Noir não seja plana ou sem vida. Abaixo, detalhamos os resultados que o referido enólogo pode esperar. Por este exemplo, suponha que os sensores ambientais estejam nas videiras e a antena no telhado da instalação de prensagem.

(Também incluímos o Symphony neste gráfico. Symphony Link é o protocolo sem fio que implementamos para clientes aqui no Link Labs.)
Bluetooth LE ZigBee Sinfonia Altura da antena TX (m) 6 6 6 TX Power (dBm) 4 18 18 Ganho de antena TX (dB) 0 0 0 Frequência (MHz) 2400 2400 915 Altura da antena RX (m) 1 1 1 Ganho de antena RX (dB) -6 -6 -6 Perda de Estrutura (dB) 11 11 11 Sensibilidade (dBm) -93 -102 -140 Margem (dB) 20 20 20 Intervalo (m) 77 291 2594
(Nota:11dB de perda de estrutura consistente com a propagação através de uma parede de bloco de alvenaria de 8 ″.)

Com base nessa comparação lado a lado, você descobrirá que o Symphony tem (de longe) o melhor alcance. Isso significa que os sensores nas videiras seriam capazes de funcionar por muitos anos com uma única bateria e ainda transmitir informações por vários milhares de metros. Mas entre ZigBee e Bluetooth LE, ZigBee sai por cima - atinge melhor alcance para este caso de uso.