Wie so oft kommt es darauf an . Es sind viele Faktoren zu berücksichtigen und viele Optionen verfügbar, um die vielen verschiedenen Anwendungsfälle abzudecken.
Angebot
DigiKey schlägt vor, dass Sie die folgenden Bereiche für gängige IoT-Protokolle in einer ungehinderten Umgebung mit geringen Störungen erwarten können :
- 5 GHz Wi-Fi: 50 m
- ZigBee / RF4CE: 100 m
- Bluetooth Low Energy: 100 m
- 2,4 GHz Wi-Fi: 150 m
- Bluetooth Low Energy mit Bluetooth 5-Funktion für erweiterte Reichweite: 200 bis 400 m (abhängig vom Codierungsschema für die Vorwärtsfehlerkorrektur)
In den meisten Umgebungen wird dieser Bereich nicht erreicht. Daher ist es eine nützliche Idee, zusätzlichen „Headroom“ hinzuzufügen, um sicherzustellen, dass Sie auch in raueren Umgebungen Ihre Anforderungen erfüllen.
Energieverbrauch
Das Format der Daten, die Sie senden, bestimmt wirklich, welches Protokoll Sie möchten, da viele Optionen Ihren Bereichskriterien entsprechen.
Wi-Fi ist beispielsweise so konzipiert, dass relativ große Datenmengen gleichzeitig übertragen werden, wobei der Durchsatz eine Entwurfspriorität darstellt. Daher sind häufige, kleine Pakete für Wi-Fi schlecht geeignet ( Wi-Fi HaLow ist jedoch möglicherweise einer weiteren Untersuchung wert, da es speziell für den Betrieb mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch entwickelt wurde).
Teil zwei des verlinkten DigiKey-Artikels enthält einige Benchmarks zum Stromverbrauch, die sehr hilfreich sind:
Bluetooth energiesparend
Leistungsaufnahme = 24 μA x 3 Volt = 72 Mikrowatt (µW)
Bits pro Sekunde (im typischen Sensorbetrieb) = 960
Energie pro Bit = 72 µW / 960 Bit / s = 75 Nanojoule (nJ) / Bit
ZigBee
Leistungsaufnahme = 30 mA x 3 V = 90 Milliwatt (mW)
Bits pro Sekunde (bei maximalem Rohdatendurchsatz) = 250.000
Energie pro Bit = 90 mW / 250.000 Bit / s = 360 nJ / Bit
W-lan
Leistungsaufnahme = 116 mA x 1,8 V = 0,210 W
Bits pro Sekunde = 40 Millionen
Energie pro Bit = 0,210 W / 40 Mbit / s = 5,25 nJ / Bit
Ich wollte die Größe Ihrer Daten früher berücksichtigen, da die Statistik "Energie pro Bit" sehr trügerisch ist, wenn nur ein winziger Bruchteil der von Ihnen gesendeten Bits Ihre Nutzlast ist (wie dies bei Wi-Fi der Fall sein könnte). Es kann sich lohnen, nach Benchmarks für Pakete in der Reihenfolge der Größe zu suchen, die Sie senden. Sie finden Hunderte online, die Ihnen bei Ihrer Entscheidung helfen können, z. B. das Bluetooth-Tool zur Berechnung des Niedrigenergieverbrauchs von TI .
Gateways & Kompatibilität
Natürlich würden Sie kein Gateway benötigen, wenn Sie sich für Wi-Fi entscheiden, aber häufig machen die Energieeinschränkungen andere Optionen erforderlich. In diesem Fall wird im Allgemeinen ein Gateway benötigt.
Überlegen Sie, ob Ihre Benutzer wahrscheinlich ein Gateway haben. Beispielsweise verfügen Heimautomaten möglicherweise bereits über einen „Smart Hub“ (diese unterstützen normalerweise ZigBee und Z-Wave zusammen mit Wi-Fi-Geräten). In diesem Fall benötigen sie möglicherweise kein anderes Gateway. In diesem Fall wäre es günstig, eines der am häufigsten unterstützten Protokolle zu verwenden. Einige Smartphones unterstützen BLE jedoch nativ, was in einigen Fällen möglicherweise hilfreich sein kann. Sie müssen entscheiden, ob es für Sie nützlich ist.
Ich kann Ihnen zwar nicht das eine oder andere sagen (wahrscheinlich würden mehrere Protokolle in unterschiedlichem Maße passen), aber dies sollte Ihnen viel geben, um Ihre Entscheidung effektiver zu berücksichtigen und zu informieren. Ich persönlich könnte mich für BLE entscheiden, was Sie angegeben haben, aber es ist eine ziemlich willkürliche Wahl. Viele der anderen Protokolle, die ich aufgelistet habe, würden auch gut funktionieren.
Angesichts Ihrer Anforderungen an Reichweite, Leistung und bewährten Stack ist Z-Wave wahrscheinlich ein geeigneter Kandidat.
Diese Z-Wave-Module können Ihren Zweck erfüllen. Die typischen Sende- und Ruhemodusströme sind recht niedrig, was Z-Wave ideal für batteriebetriebene Geräte macht. Laut Spezifikation bleiben die Z-Wave-Geräte im Energiesparmodus und verbrauchen wenig Energie und wachen nur auf, um ihre Funktion auszuführen.
Eine Einschränkung könnte die Anzahl der Geräte sein, die ein einzelnes Z-Wave-Netzwerk unterstützen kann. Als Z-Wave können Netzwerke maximal 232 Geräte haben. Es gibt jedoch Möglichkeiten, diese Einschränkung zu überwinden, indem separate Netzwerke erstellt werden.
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BLE wird die klügere Wahl sein.
Vorteile:
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