zigbee與lora的智能家居區(qū)別

現(xiàn)在智能家居的主流通信技術(shù)還是ZigBee、WiFi或藍(lán)牙。幸運(yùn)的是近些年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有了飛速發(fā)展，從中突圍而出的有LoRa,NB-IoT等。新的技術(shù)很好地解決了系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題，給用戶帶來(lái)安全可靠的全新體驗(yàn)。那么，zigbee與lora的智能家居區(qū)別是什么呢？下面跟小編一起來(lái)看看吧！

zigbee與lora的智能家居區(qū)別

LoRa(LongRangeRadio)是Semtech公司創(chuàng)建的低功耗廣域網(wǎng)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，它在同樣的功耗條件下比其他無(wú)線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無(wú)線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。它是LPWAN通信技術(shù)中的一種，該技術(shù)基于擴(kuò)頻技術(shù)，能很好地兼顧距離和功耗。隨著世界范圍內(nèi)的智能城市、智能小區(qū)、智能工廠等步伐的推進(jìn)，LoRa技術(shù)已逐步應(yīng)用于全球各地的物聯(lián)網(wǎng)中。

ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)上協(xié)議，底層是采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問(wèn)層與物理層。主要特色有帶寬寬、距離短。

1、載波頻率

LoRa使用的載波頻率較低，信道衰減慢，穿墻能力強(qiáng)，而ZigBee使用頻率為2.4G，信道衰減快，穿墻能力差。此外，工作在2.4G的產(chǎn)品（ZigBee、WiFi等）種類和數(shù)量龐大，相互干擾程度較大。

2、接收靈敏度

LoRa基于擴(kuò)頻技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)。LoRa所能達(dá)到的接收靈敏度從理論上提供了高可靠通信的可能性。LoRa的接收靈敏度明顯優(yōu)于ZigBee的接收靈敏度。如引言所提到，目前智能家居亟待優(yōu)化的可靠性問(wèn)題，LoRa是一個(gè)非常好的選擇。

3、距離

LoRa技術(shù)通信距離長(zhǎng)，因此應(yīng)用LoRa技術(shù)將大量設(shè)備部署于整棟樓房甚至整個(gè)小區(qū)也是完全可行的，例如水電表的數(shù)據(jù)抄送、小區(qū)的安防、消防監(jiān)控等，也方便集中管理。

4、功耗

ZigBee與LoRa主流芯片的發(fā)射電流接近，LoRa的接收電流低于ZigBee，兩者的功耗都比較低。一般來(lái)說(shuō)，ZigBee系統(tǒng)在組網(wǎng)和正常工作階段終端發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量大于LoRa，這些交互也會(huì)使得功耗增加。

5、數(shù)據(jù)速率

LoRa的數(shù)據(jù)速率不是非常高，但智能家居中依然可用LoRa技術(shù)，從以下兩方面進(jìn)行說(shuō)明。

LoRa技術(shù)可用于傳輸智能家居中控制類信號(hào)縱觀目前的智能家居產(chǎn)品，其中一個(gè)主推功能是各類傳感器根據(jù)外界條件（溫度、濕度光照）的變化執(zhí)行采取不同的動(dòng)作，因此該類功能幾乎不涉及數(shù)據(jù)的傳輸；另一個(gè)主推功能是各種智能家居設(shè)備聯(lián)合組成的智能場(chǎng)景，如回家打開(kāi)門，照明燈自動(dòng)打開(kāi)、空調(diào)自動(dòng)調(diào)至偏好溫度…這類功能僅需要對(duì)場(chǎng)景中的各設(shè)備配置一次，后續(xù)啟用該場(chǎng)景只需觸發(fā)并傳輸一個(gè)控制信號(hào)各設(shè)備即可執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，場(chǎng)景即可生效。從這兩類主要功能來(lái)看，大多數(shù)智能家居設(shè)備所需要傳輸?shù)目刂菩盘?hào)極少，若干字節(jié)，因此支持低速率的LoRa技術(shù)也可滿足。LoRa不僅能滿足這種數(shù)據(jù)量少的控制類智能家居設(shè)備，由于LoRa抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)覆蓋范圍廣，容量大，所需要的網(wǎng)關(guān)數(shù)量少，可節(jié)約成本。

LoRa可搭配WiFi等通信技術(shù)聯(lián)結(jié)數(shù)據(jù)量大的應(yīng)用，提升智能家居系統(tǒng)整體性能。除了前文提到的少量控制信息，為了進(jìn)一步提升智能家居的性能，聯(lián)結(jié)高數(shù)據(jù)速率的應(yīng)用，智能家居除LoRa技術(shù)外還可以搭配普及度高的WiFi信號(hào)，進(jìn)行音視頻數(shù)據(jù)的傳輸并接入互聯(lián)網(wǎng)。這樣利用LoRa的廣覆蓋、信號(hào)強(qiáng)的特性傳輸整體的控制類信息，局部小范圍使用數(shù)據(jù)速率快的WiFi傳輸音視頻類數(shù)據(jù)，將智能家居的體驗(yàn)提升至一個(gè)新的水平。

6、主要應(yīng)用場(chǎng)景

LoRa具有長(zhǎng)距離、抗干擾能力強(qiáng)、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，基于此LoRa常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景包括智慧城市，智能家居，智能建筑，智能環(huán)境監(jiān)測(cè)，智能測(cè)量，智能農(nóng)業(yè)，智能工業(yè)，智能零售，智能物流，智能安防，智能消防等。尤其是在智能家居方面，Lora使得應(yīng)用場(chǎng)景從室內(nèi)無(wú)縫地延伸到室外以至整個(gè)社區(qū)。ZigBee主要是通信頻帶較寬，通信距離近等特點(diǎn)，常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景包括智能家居，智能測(cè)量，智能農(nóng)業(yè)。ZigBee早于LoRa進(jìn)入智能家居領(lǐng)域，并形成了一定規(guī)模的生態(tài)鏈。隨著應(yīng)用的深入，ZigBee自身的局限使ZigBee的產(chǎn)品遇到了瓶頸。同時(shí)LoRa正以強(qiáng)勁的勢(shì)頭進(jìn)軍該領(lǐng)域。目前，已有廠家實(shí)現(xiàn)基于LoRa技術(shù)的智能家居解決方案，如YoSmart、簡(jiǎn)舒、慧聯(lián)無(wú)限和亞馬遜的Sidewalk[7]等。

7、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

目前使用LoRa技術(shù)的系統(tǒng)大多采用星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種組網(wǎng)方式控制較簡(jiǎn)單，方便數(shù)據(jù)集中處理。除星型組網(wǎng)外也可考慮其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)合泛洪的數(shù)據(jù)傳輸方式以及合理的數(shù)據(jù)包管理可以提高系統(tǒng)可靠性。LoRa通信距離長(zhǎng)，采用網(wǎng)狀組網(wǎng)的可避免使用中繼，終端相互覆蓋程度高，系統(tǒng)可靠度高。而D2D非常適合網(wǎng)絡(luò)局部區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸，可提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性并有效分擔(dān)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的流量擁塞。因此在應(yīng)用LoRa技術(shù)搭建系統(tǒng)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需求搭配使用多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。ZigBee的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不止一種，但是由于ZigBee的通信距離短，穿墻能力弱，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展難度較大。

8、組網(wǎng)難度

ZigBee網(wǎng)絡(luò)中一般包括協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)以及一般的終端節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建與維護(hù)、路由節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由尋找與維護(hù)。ZigBee組網(wǎng)包括網(wǎng)絡(luò)初始化以及一般終端節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)初始化主要流程包括：確定網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、信道掃描、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)ID。一般終端節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)包括通過(guò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)連接入網(wǎng)和通過(guò)已有節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)。通過(guò)協(xié)調(diào)器入網(wǎng)的主要流程包括：查找網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、發(fā)送關(guān)聯(lián)請(qǐng)求、等待協(xié)調(diào)器處理、發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令、回復(fù)。通過(guò)已有節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)則需要掃描網(wǎng)絡(luò)找到合適的節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，否則入網(wǎng)失敗。而對(duì)于LoRa組網(wǎng)，主要采用星型組網(wǎng)，終端掃描到網(wǎng)關(guān)信息、發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求、網(wǎng)關(guān)回復(fù)即可正常工作。相較之下LoRa的組網(wǎng)相比ZigBee組網(wǎng)在復(fù)雜度、難度和時(shí)間上有明顯優(yōu)勢(shì)。

9、成本

由于LoRa通信距離長(zhǎng)、穿墻能力強(qiáng)，系統(tǒng)容量大、相同數(shù)量的終端所需要的LoRa網(wǎng)關(guān)比ZigBee網(wǎng)關(guān)數(shù)量少很多，可節(jié)省系統(tǒng)組網(wǎng)成本。Lora產(chǎn)品的安裝使用較ZigBee更簡(jiǎn)單，因而安裝使用成本更低。

LoRa與ZigBee技術(shù)介紹

1、LoRa簡(jiǎn)介：

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無(wú)線技術(shù)有多種，可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。組成局域網(wǎng)的無(wú)線技術(shù)主要有2.4GHz的WiFi，藍(lán)牙、Zigbee等，組成廣域網(wǎng)的無(wú)線技術(shù)主要有2G/3G/4G等。這些無(wú)線技術(shù)，優(yōu)缺點(diǎn)非常明顯，可如下圖總結(jié)。在低功耗廣域網(wǎng)（LowPowerWideAreaNetwork,LPWAN）產(chǎn)生之前，似乎遠(yuǎn)距離和低功耗兩者之間只能二選一。當(dāng)采用LPWAN技術(shù)之后，設(shè)計(jì)人員可做到兩者都兼顧，最大程度地實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離通信與更低功耗，同時(shí)還可節(jié)省額外的中繼器成本。

LoRa是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國(guó)Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。目前，LoRa主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915MHz等。

LoRa技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、低功耗（電池壽命長(zhǎng)）、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性。

2、ZigBee技術(shù)

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。

主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

ZigBee是一種無(wú)線連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。

作為一種無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee具有如下特點(diǎn)：

(1)低功耗:由于ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠?jī)晒?jié)5號(hào)電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間,這是其它無(wú)線設(shè)備望塵莫及的。

(2)成本低：ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)很快就能降到1.5—2.5美元,并且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的。低成本對(duì)于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。

(3)時(shí)延短:通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms,休眠激活的時(shí)延是15ms,活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。因此ZigBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線控制(如工業(yè)控制場(chǎng)合等)應(yīng)用。

(4)網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254

個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò),而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。

(5)可靠:采取了碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙,避開(kāi)了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可以進(jìn)行重發(fā)。

(6)安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128的加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

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