Draadloze techniek

Low-power & Short-distance

 

Low-power & Short-distance

Er zijn vier veelgebruikte technologieën voor het creëren van een energiezuinig netwerk met weinig gegevens: Bluetooth Low-Energy, Zigbee, Z-Wave en 6LoWPAN.

Als uw product op batterijen werkt en relatief kleine hoeveelheden gegevens op korte afstand moet verzenden, is een van deze vier technologieën waarschijnlijk de beste oplossing.

Een kritieke functie die door alle vier deze technologieën wordt ondersteund, wordt een mesh-netwerk genoemd, ook wel een veel-op-veel-netwerk genoemd. Om gegevens van apparaat A naar apparaat C te verzenden, moet u normaal gesproken een directe link vormen tussen apparaat A en apparaat C. Dit is het geval voor peer-to-peer-technologieën zoals Bluetooth en WiFi Direct.

Maar met mesh-netwerken kunt u in plaats daarvan gegevens verzenden van apparaat A naar apparaat C via apparaat B. De gegevens worden verzonden van apparaat A naar apparaat B, die de gegevens vervolgens doorstuurt naar apparaat C. Hiermee kunt u een enorm netwerk van onderling verbonden apparaten creëren die een groot gebied kan bedekken met extreem lage hoeveelheden stroom.

Stel je bijvoorbeeld voor dat je 26 apparaten hebt met het label A tot en met Z, die op een afstand van 100 voet tussen elk apparaat staan. Als u gegevens van apparaat A helemaal naar apparaat Z wilt sturen, dat zich op 2500 meter afstand bevindt, heeft u normaal gesproken een zender met aanzienlijk vermogen nodig. Dit vereist een product met een grote batterij.

Maar met mesh-netwerken kunt u de gegevens van apparaat A naar apparaat B, naar apparaat C, enzovoort helemaal naar apparaat Z doorsturen. Geen enkel apparaat hoeft de gegevens meer dan honderd voet te verzenden, dus het vermogen dat nodig is elk apparaat is veel kleiner.

BLUETOOTH LOW-ENERGY (BLE)

Bluetooth Low-Energy is veel meer dan alleen een energiezuinige versie van Bluetooth Classic. In feite zijn de applicaties totaal anders dan voor normale Bluetooth.

Bluetooth LE is waarschijnlijk het meest voorkomende type draadloze functionaliteit voor de producten die ik help ontwikkelen. Het is ontworpen om kleine hoeveelheden gegevens op een vrij zeldzame basis te verzenden / ontvangen, terwijl het extreem weinig stroom verbruikt.

In veel gevallen worden Bluetooth LE-producten alleen gevoed door een kleine knoopcelbatterij. Als gegevens niet vaak worden verzonden, kan een BLE-apparaat dat werkt op een knoopcelbatterij een batterijduur hebben van een jaar of langer.

Bluetooth LE wordt breed ondersteund door mobiele telefoons en tablets, waardoor het een ideale oplossing is om uw product te koppelen aan een mobiele app. Het ondersteunt ook een behoorlijke overdrachtssnelheid tot 1 Mbps (klassieke Bluetooth kan tot 2-3 Mbps doen).

Zoals met alle technologieën die in deze sectie worden besproken, ondersteunt BLE mesh-netwerken. In feite maakt het mesh-netwerken mogelijk met maximaal 32.767 apparaten!

ZIGBEE

Zigbee is een andere netwerktechnologie met een kort bereik die op veel manieren vergelijkbaar is met Bluetooth LE met vergelijkbare toepassingen. Het gebruikt dezelfde 2,4 GHz-draaggolffrequentie, verbruikt zeer weinig stroom, werkt over een vergelijkbaar bereik en biedt mesh-netwerken.

In feite kan een Zigbee mesh-netwerk tot 65.000 apparaten bevatten, wat twee keer zoveel is als Bluetooth LE kan ondersteunen. Ik heb echter nog geen applicatie gezien die beide limieten overschrijdt.

Zigbee wordt voornamelijk gebruikt voor domotica-toepassingen zoals slimme verlichting, slimme thermostaten en energiebewaking in huis. Het wordt ook vaak gebruikt in industriële automatisering, slimme meters en beveiligingssystemen.

Meer informatie vindt je op de webiste van Zigbee

 

z-wave

Z-Wave is een gepatenteerde draadloze technologie (overgenomen door Silicon Labs in 2018) die voornamelijk concurreert met Zigbee en BLE op de markt voor huisautomatisering.

In tegenstelling tot BLE en Zigbee, die de populaire 2,4 GHz-band gebruiken, gebruikt Z-Wave in plaats daarvan een sub-1 GHz-band. De exacte band varieert in veel landen, wat complicaties kan veroorzaken als je een product wereldwijd wilt verkopen. 

Er zijn twee belangrijke voordelen van de lagere draaggolffrequentie: groter bereik en verminderde interferentie. Radiogolven met een lagere frequentie verspreiden zich verder. De 2,4 GHz-band die wordt gebruikt door BLE en Zigbee wordt ook gebruikt voor WiFi, Bluetooth Classic en zelfs uw magnetron, dus er is veel kans op interferentie.

De frequentiebanden die door Z-Wave worden gebruikt, zijn over het algemeen veel minder druk. Het nadeel van de lagere draaggolffrequentie is een lagere datatransmissiesnelheid die bijna 10 keer langzamer is dan Bluetooth LE.

Z-Wave ondersteunt kleinere mesh-netwerken tot 232 apparaten, wat meer dan voldoende is voor de meeste toepassingen.

Meer informatie vindt je op de webiste van Z-WAVE

 

6LoWPAN

6LoWPAN is een technologie met een vreemde naam die twee verschillende acroniemen combineert. De 6 verwijst naar Internet Protocol (IP) versie 6 en de LoWPAN verwijst naar Low-power Wireless Personal Area Network. Pakkende naam, ik weet het.

6LoWPAN is in wezen een nieuwe concurrent voor Zigbee. De belangrijkste onderscheidende factor is dat 6LoWPAN een IP-gebaseerd netwerk is zoals WiFi. Net als bij Zigbee en Z-Wave wordt 6LoWPAN voornamelijk gebruikt voor domotica-toepassingen en slimme meters.

PEER-TO-PEER
TECHNOLOGIE

Bluetooth Classic

Wifi Direct

Near-Field Communication (NFC)

LOW-POWER &
SHORT RANGE

Bluetooth Low-Energy (BLE)

Zigbee

Z-Wave

6LoWPAN

LOCAL AREA
NETWORK (LAN)

WIFI

LONG DISTANCE
CELLULAR

GSM / GPRS

LTE

LOW-POWER &
LONG RANGE

LoRa / LoRaWAN

NB-IOT

LTE-M

BARCODES

Barcodes horen niet echt thuis onder de draadloze techniek. Barcodes zijn gemeengoed en wij denken dat het een mooie aanvulling kan zijn.