LoRa مقابل Zigbee: ما هي التقنية الأفضل لإنترنت الأشياء

في هذه المقالة، سنقوم بمقارنة الاختلافات بين تقنيتي LoRa و ZigBee وهما تقنيتان منخفضتا الطاقة. في البداية، يتم تقديم مقدمة موجزة عن كلتا التقنيتين، تليها مزاياها وعيوبها. بعد ذلك، يتم عرض بعض التطبيقات الرئيسية لإنترنت الأشياء على كل تقنية. وأخيراً، يتم عرض العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار أي من التقنيتين. 

مقدمة في تقنيات شبكات LPWAN والشبكات المحلية منخفضة الطاقة 

قبل مناقشة ZigBee و LoRaWAN (LoRa)، من الضروري أن يكون لديك فهم موجز لنوعي الشبكات التي تنتمي إليها هذه الشبكات، الشبكة المحلية (LAN) والشبكات الواسعة (WAN)، على التوالي. 

يتم توزيع شبكة المنطقة المحلية (LAN) على مدى قصير، والتي من شأنها أن تغطي مبنى أو طابق من مبنى. وبالمقارنة، فإن شبكة المنطقة الواسعة (WAN) هي شبكة تمتد على نطاق مدينة أو منطقة محلية. 

تمتد تقنيات الشبكات المحلية على مسافة قصيرة مع اتصال مشترك من نقطة إلى نقطة 1TP14. وعلاوة على ذلك، تكون هذه الشبكات ذات طبيعة خاصة بشكل مثالي، مما يعني أنها متاحة لعدد معين من المستخدمين. وبالمقارنة، فإن تقنيات الشبكات الواسعة تمتد على مسافة كبيرة، كما يمكن أن تكون خاصة أو عامة، اعتماداً على طبيعة التطبيق. A شبكة WAN منخفضة الطاقة (LPWAN) هي شبكة ذات استهلاك منخفض للطاقة عند مقارنتها بالشبكات الواسعة العادية. 

والآن، بما أن لدينا فهمًا موجزًا للشبكات، دعونا نناقش الاختلافات بين LoRaWAN و ZigBee، من خلال مناقشة كل تقنية على حدة. 

ما هي LoRa و LoRaWAN؟ 

LoRaWAN هي تقنية LoRaWAN هي تقنية شبكة WAN تعتمد على تعديل راديو LoRa. تقنية LoRaWAN تصنف ضمن شبكات LPWAN المناسبة للتطبيقات طويلة المدى ومنخفضة الطاقة. وهي شبكة مملوكة ومفتوحة ومعترف بها عالميًا وتحكمها تحالف لورا. تستخدم LoRaWAN طيف تردد غير مرخص، ويختلف نطاق التردد باختلاف الموقع. على سبيل المثال، تستخدم أمريكا الشمالية نطاق التردد 915 MHz، وتستخدم أوروبا نطاق التردد 868 MHz، وتستخدم آسيا نطاقي التردد 433 MHz و169 MHz. 

ما هو ZigBee؟ 

مقارنةً بشبكة LoRaWAN, زيجبي هي تقنية الشبكة المحلية التي تهدف إلى تحقيق الاتصال قصير المدى لأجهزة إنترنت الأشياء المتعددة. يعتمد هذا على تقنية الاتصال اللاسلكي المشترك IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 اللاسلكية ذات المعدل المنخفض لشبكة المنطقة الشخصية اللاسلكية (LR-WPAN) اللاسلكية. ZigBee هي أيضاً شبكة مملوكة من قبل تحالف ZigBee وتستخدم لتحقيق شبكات أجهزة إنترنت الأشياء ذات معدل البيانات المنخفض. 

مميزات وعيوب LoRaWAN 

دعونا نتحقق من بعض مزايا وعيوب تقنية LoRaWAN في سياق تطبيقات إنترنت الأشياء. 

المزايا الرئيسية لتقنية LoRaWAN هي: 

• استهلاك منخفض للطاقة: تستهلك LoRaWAN طاقة منخفضة، حيث أنها تستخدم نظام تعديل LoRa اللاسلكي. وبالتالي، تتمتع الأجهزة المبنية على تعديل LoRa بعمر بطارية طويل يصل إلى 10 سنوات.
• مدى تشغيل طويل المدى: يمكن لأجهزة LoRaWAN الاتصال عبر خط الرؤية لمسافة 15 كم.
• استخدام طيف التردد غير المرخص: تعتمد أجهزة LoRaWAN على طيف التردد غير المرخص لتشغيلها، مما يجعلها بروتوكول شبكة مفتوحة.
• أجهزة LoRaWAN عرضة للضوضاء والتداخل.

على الرغم من مزايا LoRaWAN، إلا أن هناك بعض العيوب لاستخدام LoRaWAN أيضًا. وتشمل هذه العيوب ما يلي: 

• الحمولة المنخفضة communication: لا تسمح شبكة LoRaWAN للأجهزة إلا بالأجهزة التي يمكنها الاتصال بالحمولات المنخفضة. هذا يعني أنه يمكن إرسال بتات بسيطة فقط من البيانات عبر شبكة LoRaWAN. 
• الافتقار إلى أمن الأجهزة: لا تضمن LoRaWAN أمان الأجهزة، وهو أمر بالغ الأهمية في الاتصال من آلة إلى آلة (M2M) communication. بدلاً من ذلك، توفر LoRaWAN التشفير القائم على البرامج.
• لا تعد أجهزة LoRaWAN مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مراقبة مستمرة والتطبيقات التي تتطلب التحكم في المشغل.

تطبيقات LoRaWAN 

تعتمد تطبيقات LoRaWAN في الغالب على: 

• تطبيقات المراقبة: في هذه التطبيقات، تقوم أجهزة LoRaWAN بنقل حالتها بشكل دوري عبر مسافة كبيرة. تُستخدم قراءة الحالة هذه لمراقبة الكيان المعني. على سبيل المثال، مراقبة الظروف البيئية وأنظمة الإنذار المبكر بالكوارث.
• تطبيقات التتبع: تُستخدم أجهزة LoRaWAN لتتبع الأصول والأشخاص والأشياء. وعادة ما تعمل هذه الأجهزة بالبطاريات وتنقل حالتها بشكل دوري وهي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بالمقارنة مع تقنيات التتبع الأخرى. 
• تطبيقات المدن الذكية: نظرًا لأن أجهزة LoRaWAN يمكنها الاتصال عبر مدى بعيد، فهي شائعة في تطبيقات المدن الذكية. 
• تطبيقات إدارة سلسلة التوريد: مرة أخرى، يمكن استخدام أجهزة LoRaWAN لتتبع الأصول في سلاسل التوريد. 

مزايا ZigBee وعيوبه 

بعد أن ناقشنا تطبيقات LoRaWAN، دعونا نتحقق من بعض مزايا وعيوب ZigBee. 

تعد ZigBee، عند مقارنتها بشبكة LoRaWAN، تقنية شبكة محلية تُستخدم لتحقيق تطبيقات إنترنت الأشياء قصيرة المدى. بعض المزايا الرئيسية لتقنية ZigBee هي: 

• يمكن لـ ZigBee التعامل مع العديد من الأجهزة، وبالتالي فهي ذات تعقيد عالٍ. يمكن لشبكة ZigBee التعامل مع ما يصل إلى 254 جهازاً. 
• استهلاك منخفض للطاقة: أجهزة ZigBee مصممة لعمر أطول للبطارية مع استهلاك منخفض للطاقة.
• زمن انتقال منخفض: تتمتع أجهزة ZigBee بزمن انتقال منخفض نظرًا لأن تأخير تنشيط الجهاز يبلغ 15 مللي ثانية.
• تحسين الموثوقية: تستخدم أجهزة ZigBee استراتيجية تجنب التصادم التي تسمح للأجهزة بالتواصل بشكل مستقل دون أن تتداخل مع بعضها البعض.
• أمان محسّن: يوفر ZigBee كلاً من أمان الأجهزة والبرمجيات 

ومع ذلك، هناك بعض عيوب تقنية ZigBee. العيوب الرئيسية هي: 

• معدل بيانات منخفض: لا تسمح ZigBee إلا بمعدل بيانات محدود لأجهزتها، مما يجعلها غير مواتية في التطبيقات الحرجة التي تتطلب معدل نقل مرتفع.
• عرضة للتداخلات: شبكات ZigBee معرضة بشكل كبير للتداخلات لأنها تستخدم نطاق تردد 2.4 GHz ويمكن أن تشكل تهديدًا أمنيًا كبيرًا عند التنفيذ في البيئات الصاخبة.
• باهظة الثمن: أجهزة ZigBee باهظة الثمن عند مقارنتها بتقنيات الشبكات المحلية والشبكات الشخصية الأخرى.
• تم تحسينه لمسافات تتراوح من 10 إلى 100 متر. 

تطبيقات ZigBee

يعد ZigBee أكثر ملاءمة لشبكات PAN وشبكات الشبكة المحلية التي لا يتعدى نطاقها مسافة قصيرة. وتشمل بعض مجالات تطبيق ZigBee ما يلي: 

• تطبيقات المنزل الذكي: ZigBee هي تقنية شائعة تستخدم في الأجهزة المنزلية الذكية مثل أنظمة الإضاءة الذكية وأنظمة المراقبة المنزلية الذكية. 
• أنظمة التحكم الآلي: وتشمل التحكم في العناصر الحيوية في الصناعات مثل درجة الحرارة والرطوبة.
• تطبيقات الاستشعار في الوقت الحقيقي: يمكن استخدام تقنية ZigBee لتحقيق تطبيقات المراقبة في الوقت الحقيقي في المستشفيات الذكية وتطبيقات الصحة الإلكترونية.
• شبكات الاستشعار اللاسلكية: نظرًا لأن ZigBee يمكن أن يتعامل مع العديد من الأجهزة، فإنه يستخدم لتحقيق شبكات استشعار لاسلكية كبيرة كما هو الحال في نظام الإنذار بحرائق المباني.

اختيارك بين LoRa و ZigBee 

في هذه المقالة، ناقشنا بإيجاز تقنيتي LoRaWAN و ZigBee إلى جانب بعض تطبيقاتهما. يعتمد الاختيار بين التقنيتين المتنافستين على متطلبات المستخدم وتطبيق المستخدم.

LoRaWAN هو الأكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب نطاقًا أطول بدون متطلبات الوقت الحقيقي أو التحكم. نظرًا لأن شبكة LoRaWAN سهلة الاستخدام، فهي الأنسب للتطبيقات مفتوحة المصدر التي تتطلب معدلات بيانات منخفضة. علاوة على ذلك, نظرًا لأن شبكة LoRaWAN تتحقق كطوبولوجيا نجمية فمن السهل تنفيذها. ومع ذلك، فإن شبكات LoRaWAN ليست موثوقة وغير مناسبة للتطبيقات الصناعية والشخصية الحرجة. 

ومع ذلك، فإن ZigBee هي تقنية شبكة موثوقة تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة لتلبية متطلبات الوقت الحقيقي والتحكم. وهي تتحقق على أنها شبكة متداخلة الطوبولوجيا، مما يجعلها أكثر تعقيدًا في التنفيذ. على الرغم من أنها محدودة المدى، إلا أنه يمكن استغلال الطبيعة متعددة القفزات لطوبولوجيا الشبكة لتحقيق مدى تشغيل طويل المدى. 

الخاتمة 

في الختام، يمكننا أن نرى أن الاختيار بين ZigBee و LoRaWAN يعتمد على متطلبات المستخدم والتطبيق. نظرًا لأن كلاهما من التقنيات منخفضة الاستهلاك للطاقة، فيمكنهما التعامل مع الأجهزة التي تعمل بالبطارية. أخيرًا، ستكون LoRaWAN هي المرشح المثالي للتطبيقات منخفضة التكلفة التي تتطلب قدرات مراقبة فقط، بينما ستكون ZigBee مثالية للتطبيقات الصناعية التي تتطلب الموثوقية وأمان الأجهزة. 

قد تكون مهتمًا أيضًا بـ

1, الفرق بين LoRaWAN و Sigfox

2, الفرق بين LoRaWAN و NB-IoT

3, التطبيقات الخمسة الأكثر شيوعًا لشبكة LoRaWAN