Unterschied zwischen ZigBee und Z-Wave?

Ich habe an einigen Stellen in meinem Haus Z-Wave-Schalter und Steckdosen installiert. Beim Kauf der Geräte stellte ich jedoch fest, dass in der Marke, die ich mir ansah, einige verschiedene drahtlose Optionen verfügbar waren.

Ich wäre gespannt auf einige Vor- und Nachteile zwischen Z-Wave- und ZigBee-Geräten. Ein Vergleich wie dieser Beitrag darüber, wann WiFi über Bluetooth verwendet werden soll, wäre erstaunlich.

Ich bin zum Beispiel neugierig auf Informationen, wie zum Beispiel, ob ein Stil in Häusern mit vielen Wänden möglicherweise günstiger ist oder ob man in "lauten" drahtlosen Häusern (z. B. vielen drahtlosen Geräten / Signaltypen) besser abschneidet.

Ich denke, es gibt hauptsächlich eine Sache, die Sie interessieren sollten: Ist die ZigBee-Lösung 2,4 GHz oder 868/908 MHz? Der 2,4 GHz dringt weniger als ~ 900 MHz durch Wände, und der 2,4 GHz teilt das Spektrum mit Wifi, Bluetooth, dem Mikrowellenherd, um nur einige zu nennen. Die Z-Wave verwendet nur das 900-MHz-Band.

Beide Lösungen verfügen über vollständige Netzwerkstapel, sind jedoch nicht interoperabel, zumindest nicht für Anwendungen wie die Lichtsteuerung. Keine der Technologien ist in Mobiltelefonen und dergleichen üblich. Wenn Sie also eine App-Steuerung wünschen, müssen Sie ein Gateway für die ausgewählte Technologie durchlaufen.

Es gibt einige Dinge, die Z-Wave und ZigBee wirklich voneinander unterscheiden.

Frequenz

Die erste (wie Eirik M feststellte) ist die Frequenz, mit der sie arbeiten. Z-Wave arbeitet im 915-MHz-ISM-Band. Dies gibt ihm eine vernünftige Durchdringung von Baumaterialien (besser als Wi-Fi) und eine gute Gesamtentfernung. Die Tatsache, dass nur wenige andere Haushaltsgeräte dieses Band verwenden (jetzt, wo 900-MHz-Schnurlostelefone weniger verbreitet sind), bedeutet auch, dass weniger Störungen auftreten.

ZigBee kann entweder mit 2,4 GHz oder 915 MHz betrieben werden. ¹ 2,4 GHz ist ein Besetztband; Hier arbeiten (unter anderem) WLAN und Mikrowellenherde. Dies bedeutet, dass 2,4-GHz-ZigBee-Geräte mehr Interferenzen ausgesetzt sind als 915-MHz-Z-Wave- und ZigBee-Geräte. Sie gehen auch nicht so leicht durch Wände. (Das 2,4-GHz-Band bietet zwar höhere Bitraten, weshalb WiFi dort lebt (und auch das 5-GHz-Band verwendet), aber die meisten IoT-Geräte müssen nicht viele Daten schnell übertragen, daher die geringere Bandbreite der 915 MHz Band ist kein Nachteil.)

¹ 915 MHz wird nur in Nordamerika verwendet. Obwohl 2,4 GHz weltweit verfügbar ist, variiert das untere Frequenzband von ZigBee von einer Regulierungsregion zur anderen. Die verschiedenen Bänder liegen meist im Bereich von 700 MHz bis 900 MHz, so dass die Aussagen zum nordamerikanischen 915 MHz-Band im Allgemeinen auch für andere Regionen gelten.

Offenheit

ZigBee ist ein offener Standard, obwohl Sie der ZigBee-Allianz beitreten müssen (gegen eine Gebühr), wenn Sie ZigBee-Geräte verkaufen möchten. Z-Wave ist ein lizenzierter proprietärer Standard, obwohl das High-Level-Protokoll öffentlich dokumentiert ist. Wenn Sie Z-Wave-Hardware herstellen möchten, müssen Sie die Spezifikation von der Z-Wave Alliance lizenzieren und dann Ihr Gerät auf Übereinstimmung mit dem Standard testen lassen. Wenn Sie ein Z-Wave-Gerät mit einer entsprechend programmierbaren Schnittstelle kaufen, können Sie die bereits lizenzierte Hardware mit der öffentlichen Protokollspezifikation verwenden, um Ihre eigene Software zu schreiben.

Preis

Aufgrund der geringeren Eintrittsbarriere sind ZigBee-Geräte häufig günstiger als Z-Wave-Geräte mit derselben Funktionalität. Consumer-IoT-Hardware kann natürlich aus vielen anderen Gründen stark im Preis variieren.

Interoperabilität

Z-Wave-Geräte weisen insgesamt eine bessere Interoperabilität auf. Wenn neue Versionen des Z-Wave-Standards veröffentlicht wurden, haben sie die Abwärtskompatibilität beibehalten. Jedes Z-Wave-Gerät sollte in der Lage sein, mit jedem anderen Z-Wave-Gerät sinnvoll zu kommunizieren, unabhängig von Alter oder Hersteller. (Offensichtlich sind neuere Protokollfunktionen nicht vorhanden, aber die älteren Funktionen bleiben erhalten.) Interoperabilitätstests sind Teil des Z-Wave-Konformitätsprozesses. ZigBee hat kein so strenges Testschema, so dass es manchmal vorkommt, dass zwei ZigBee-Geräte, die miteinander kommunizieren können sollten, aufgrund von Implementierungsfehlern in einem oder beiden Geräten nicht miteinander kommunizieren können.

Darüber hinaus unterstützt ZigBee eine Reihe verschiedener Profile, die alle dasselbe zugrunde liegende Protokoll verwenden, jedoch unterschiedliche Kommunikationsdetails verwenden. (Dies ist etwas analog zu zwei verschiedenen HTTP-APIs. Beide verwenden HTTP als Transportmittel, aber die Google Maps-API ist nicht sehr nützlich, wenn Sie mit GitHubs Servern sprechen.) Die meistenIoT ZigBee-Geräte verwenden das Home Automation-Profil, das jedoch normalerweise nicht auf dem Gerät dokumentiert ist, sodass unerwartete Probleme auftreten können. Beispielsweise verwenden Philips Hue-Leuchten ZigBee, jedoch absichtlich nicht funktionsfähig, sodass Sie sie über die Philips Hue Bridge steuern müssen. (Im Gegensatz zu Z-Wave: Für den Z-Wave-Zertifizierungsprozess müssen alle Z-Wave-Glühbirnen die Standardsteuerklassen verwenden und können daher von jedem kompatiblen Z-Wave-Controller verwaltet werden.)

Die ZigBee Alliance entwickelt derzeit eine neue Iteration des ZigBee-Protokolls mit dem Namen ZigBee 3.0. Es sieht so aus, als ob ein Teil des Ziels der neuen Spezifikation darin bestehen wird, die Interoperabilität zwischen ZigBee-Geräten zu verbessern. Wir müssen aber sehen, wie das geht. Es scheint jedoch noch keinen Zeitplan für die Fertigstellung des neuen Standards zu geben.

Ähnlichkeiten

Solange ich das Obige geschrieben habe, dachte ich, ich würde ein paar Dinge erwähnen, die ZigBee und Z-Wave gemeinsam haben und die sie von anderen Protokollen unterscheiden, die für IoT-Geräte verwendet werden.

ZigBee und Z-Wave sind beide Mesh-Netzwerke. Im Gegensatz zu WiFi und Bluetooth, bei denen jedes Gerät den Controller sehen muss, sind Z * -Geräte in Ordnung, solange ein Kommunikationspfad zwischen ihnen, anderen Z * -Geräten im selben Netzwerk und dem Controller besteht. (Z-Wave-Geräte greifen nur in Z-Wave-Geräte ein, und ZigBee-Geräte mit einem bestimmten Profil greifen natürlich nur in andere ZigBee-Geräte mit diesem Profil ein.)

ZigBee und Z-Wave sind Protokolle mehrerer Hersteller. Ungeachtet der Angaben im obigen Abschnitt "Offenheit" verfügen sowohl ZigBee als auch Z-Wave über Geräte verschiedener Unternehmen, die häufig miteinander konkurrieren. (Zu den Unternehmen, die Z-Wave-Lichtschalter herstellen, gehören GE, Aeotec, Linear, DragonTech und andere.) Viele andere IoT-bezogene Protokolle sind Einzelunternehmenssilos (z. B. Lutron Caséta). Während sie möglicherweise über Gateways verfügen, mit denen andere Systeme sie steuern können, können nur die Geräte des Unternehmens dem Netzwerk beitreten.

Als Software-Typ - und noch dazu als Protokoll-Stack-Typ - sehe ich das anders als Sie.

Für mich sind diese Protokolle "Low Level" ( Layer 1 & 2 des OSI 7-Layer-Modells ).

Der Stromverbrauch ist mir nicht besonders wichtig, es sei denn, das Gerät ist batteriebetrieben oder solarbetrieben. In meinem Berufsleben kann ich Entscheidungen über Hardware den Hardware-Mitarbeitern überlassen, wenn diese von der Stange sind und die Wahl des Layer-2-Protokolls bestimmen. In meinem Privatleben wähle ich nach Preis, Support (Größe der Community und Verfügbarkeit von Foren ist sehr wichtig) und einem bestmöglichen Verständnis der Spezifikation

Ich neige dazu, nach der Funktionalität des Gesamtsystems zu suchen. Für Mesh-Netzwerke gibt es beispielsweise einige hervorragende ZigBee-Lösungen.

Funktionieren beispielsweise einige Signale über große Entfernungen besser und andere in "lauten" Umgebungen besser?

Für große Entfernungen kann ich Flutter mit einer Reichweite von 1 km / h im Gegensatz zu 100 m nicht genug empfehlen .

Es kostet nur 20 US-Dollar, und hier ist ein Bild, um Ihnen einen Eindruck von der Reichweite zu geben

Laute Umgebungen sind nicht meine Spezialität - das überlasse ich leider den Hardware-Mitarbeitern -, aber vielleicht möchten Sie sich mit Dingen wie dem Shannon-Limit befassen , bei dem es sich im Gegensatz zur Hardware um einen Software-Ansatz für Rauschen handelt (auch Forward Error Correction) . usw)

Wie gesagt, diese Protokolle sind für mich als Anwendungsentwickler "Low-Level" (eigentlich ein Layer-3-Typ, der etwas niedriger ist).

Ja, es ist wichtig, dass Sie über solche Dinge nachdenken, aber viele werden einfach sagen "Ich weiß, ich werde mit Raspberry PI (oder was auch immer) gehen" und akzeptieren, was immer es bietet.

Danach müssen Sie bei der Entwicklung Ihrer Anwendung entscheiden, welches übergeordnete Protokoll verwendet werden soll. Im Allgemeinen haben Sie drei Hauptoptionen, es sei denn, Ihr Server schreibt ein bestimmtes Protokoll vor:

• Verwenden Sie TCP und entwickeln Sie ein proprietäres Protokoll.
• Verwenden Sie HTTP (S) und entwickeln Sie eine RESTful- Schnittstelle (gehen Sie zu AJAX, wenn Sie asynchron und nicht blockierend sein möchten, z. B. wenn Sie mehrere Threads ausführen). Wenn Sie nicht viele Transaktionen haben, zeitkritisch sind oder Ihre Servervorgänge lange dauern, können Sie mit einer blockierenden Schnittstelle davonkommen.
• Wählen Sie einen der zahlreichen IoT-Standards. Ich würde dies nur empfehlen, wenn Ihr Gerät ein bestimmtes Protokoll stark unterstützt oder Ihr Server dies verlangt.

Ich hoffe, dass ich Ihre Frage richtig verstanden habe. Vielleicht können Sie uns sagen, ob Sie mehr Hardware- oder Software-orientiert sind und ob Sie nur für das IoT-Gerät oder auch für den Server entwickeln, oder vielleicht ist dies nur eine allgemeine Frage (die nicht empfohlen wird)?