WiFi, Bluetooth або Zigbee - який стандарт краще?
Для забезпечення можливості широкомасштабного впровадження промислового інтернету речей ще має статися багато технічних удосконалень. До них відносяться зниження вартості зберігання даних, зменшення витрат енергії на бездротову передачу даних і підвищення рівня доступності мережі. Іншою важливою умовою розвитку промислового інтернету речей є стандартизація бездротової передачі даних.
Бездротова передача даних не новина
У промисловості бездротові мережі передачі даних впливають вже більше 30 років. У минулому вони зазвичай представляли собою пропріентарние технічні рішення в діапазоні нижче 1 ГГц. У них використовувалася проста амплітудна або частотна модуляція (АМн або ЧМН). Радіотракт для таких видів модуляції легко збиралися з пригорщі дискретних елементів. До недоліків такого підходу відносяться повна відсутність захисту інформації і обмежена смуга.
За останні двадцять років був розроблений ряд стандартів надійної бездротового зв'язку. З останніх більшість забезпечують достатню для широкого застосування захист інформації. Крім того, в 80-х з'явилося кілька нових частотних діапазонів вільного використання, включаючи діапазони 2,4 і 5 ГГц. На сьогоднішній день впровадження стандартизованих рішень радіозв'язку стало економічно ефективним і безпечним засобом для пристроїв моніторингу та управління, що працюють у віддалених умовах або на промисловому підприємстві. Виникає питання оптимального вибору стандарту бездротового зв'язку з безлічі доступних.
Отже, розглянемо три найбільш поширених стандарту бездротового зв'язку в діапазоні 2,4 ГГц. Bluetooth, Wi-Fi і Zigbee.
Стандарт Wi-Fi або IEEE 802.11a / b / g / n є найпоширенішим технічним рішенням організації бездротової TCP / IP мережі для призначених для користувача і промислових пристроїв. Назва WiFi походить від скорочення словосполучення Wireless Fidelity (точна бездротовий зв'язок) і є стандартом зв'язку пристроїв в бездротової мережі (WLAN). Комітет, який координує цей стандарт, ставив перед собою завдання створити якомога кращу заміну провідної мережі TCP / IP. Серед інших пріоритетними були параметри безпеки і швидкості передачі даних. В результаті цього пропускна здатність 802.11n більше, ніж у будь-якого іншого стандарту бездротового зв'язку ближнього радіусу дії. До недоліків відноситься велика споживана потужність і необхідність у великих обчислювальних ресурсах для ефективного обслуговування стека протоколів 802.11. У утворилася через цих недоліків вільної ніші ринку виник ряд стандартів для пристроїв з витратою енергії.
Стандарти Bluetooth і Zigbee були впроваджені, щоб заповнити недоступну для Wi-Fi нішу ринку. Стандарт Bluetooth призначений для організації персональної мережі (PAN), яка оточує людину або інтелектуальне пристрій і не вимагає значної витрати енергії. Стандарт відповідає вимогам швидкого з'єднання, простоти людино-машинного інтерфейсу і малого споживання енергії. В персональної мережі (PAN) допускається дуже близьке взаємне розташування безлічі передавачів - в Bluetooth застосовується синхронізація всіх пристроїв, щоб уникнути накладення сигналів їх передавачів. При розробці Bluetooth також враховувалося забезпечення стійкості до перешкод від Wi-Fi пристроїв, із застосуванням алгоритму стрибкоподібної перебудови частоти, щоб повідомлення Bluetooth пристроїв могли передаватися навіть при одночасній активності в декількох каналах Wi-Fi. Нарешті, в силу дуже малої потужності свого передавача зв'язок по Bluetooth менше схильна до впливу багатопроменевого поширення, в порівнянні зі зв'язком по Wi-Fi. Завдяки цьому для застосування Bluetooth не потрібно глибоке вивчення і планування радіообстановкі в місці експлуатації. Система дуже стійка до впливу сторонніх і взаємних перешкод.
Zigbee заснована на стандарті загального призначення по радіозв'язку малої потужності IEEE 802.15.4, що дозволяє налаштовувати поверх радіосигналу різні протоколи. Zigbee призначався для мереж з розподілених по значній площі малопотужних датчиків. Відповідно до потреб своєї ринкової ніші, Zigbee використовує ячеистую мережеву структуру і витончені методи економії енергії. Так, в протоколі Zigbeeґs передбачено швидке включення і виключення приладу. Поверх 802.15.4 налаштовується ряд інших протоколів, включаючи ISA100, WirelessHART і 6LoWPAN.
Bluetooth з низьким енергоспоживанням
Bluetooth з низьким енергоспоживанням (BLE) був впроваджений в якості оновлення звичайного Bluetooth. Використовуючи деякі методи 802.15.4, стандарт BLE дозволяв досягати навіть більш низького енергоспоживання, ніж Zigbee і підтримувати безліч функцій, які спочатку виникли в ході розробки Zigbee.
Вибір оптимального стандарту
Хоча технічні стандарти можуть змінюватися, все ж немає підстав сумніватися в дедалі більш широкому поширенні бездротового зв'язку в найближчому майбутньому. З приходом промислового інтернету речей, до всесвітньої мережі підключаться мільйони пристроїв і багато хто з них по бездротовому зв'язку.
Переваги і недоліки кожного стандарту:
а. переваги
i.Самая висока пропускна здатність до 600 Мб / с з версією протоколу 802.11n
ii.Постоянная (25 МГц) або більш широка смуга частот каналів
iii.Поддержка каналів в діапазонах частот 2,4 і 5 ГГц.
iv.Повишенная захист
б.Недостаткі
i.Сокращеніе радіусу дії при підвищенні швидкості передачі даних або переході в діапазон 5 ГГц.
ii.Плохо підходить для датчиків з живленням від батарей.
а.Преімущества
i.Очень мале споживання енергії
ii.Массовое впровадження
iii.Отлічная працездатність в умовах інтенсивних сторонніх і взаємних перешкод.
iv.Простота застосування, відсутність необхідності приватного і територіального
планування.
б. недоліки
i.Максімальная пропускна здатність 2 Мб / с.
ii.Нет режиму автоматичного роумінгу
а. переваги
i.Очень мале споживання енергії
ii.Фіксірованние канали між каналами WiFi в діапазоні 2,4 ГГц.
iii.Поддержка діапазонів нижче 1 ГГц.
б.Недостаткі
i.Сложная чарункова мережа
ii.Максімальная пропускна здатність 259 кб / с.