← Terug naar Data Acquisition, Networking, Comms & IIoT categorie

WiFi, Bluetooth en Zigbee? Welke draadloze standaard Suits Uw Industrial Toepassing?

Tom McKinney van HMS Industrial Networks biedt een overzicht van de beschikbare korte afstand draadloze standaarden voor industriële toepassingen

Onlangs is het gezoem rond Industrial IoT uitgegroeid tot een oorverdovend gebrul. Verwacht wordt dat de markt voor IIoT-apparaten de komende jaren exponentieel zal groeien nu bedrijven meer gegevens over hun activiteiten gaan vastleggen. Die gegevens zullen worden gebruikt voor het bewaken en optimaliseren van processen, en naarmate bedrijven leren de gegevens die ze vastleggen gebruiken om processen te verbeteren, zal het resultaat een verhoogde productiviteit zijn. Afgezien van de interne productiviteit, kunnen deze gegevens leiden tot verbeterde bedrijf-tot-bedrijf-transacties die zowel de producent als de klant ten goede komen.

Meerdere technologische ontwikkelingen zijn geconvergeerd om grootschalige industriële IIoT-implementaties mogelijk te maken. Deze verbeteringen omvatten lagere kosten voor gegevensopslag, RF-oplossingen met lager vermogen en hogere niveaus van netwerktoegankelijkheid. Een andere belangrijke enabler voor Industrial IoT is draadloze standaardisatie.

Wireless is niets nieuws
Draadloze netwerken zijn gebruikt dan 30 jaar in de industriële markt. In het verleden werden deze netwerken typisch sub 1GHz eigen systemen. De oplossingen die eenvoudige modulatie technieken als amplitude-shift keying (ASK) of de frequentie-shift keying (FSK). Radio's die deze soorten modulatie ondersteund kan gemakkelijk worden gemaakt met een handjevol afzonderlijke delen. Het nadeel van deze oplossingen waren een compleet gebrek aan veiligheid en de beperkte bandbreedte.

In de afgelopen twintig jaar zijn verschillende normen ontwikkeld om robuuste radio-oplossingen te definiëren. De meest recente normen zijn veilig genoeg voor een brede inzetbaarheid. Daarnaast zijn er verschillende nieuwe gratis te gebruiken frequentiebanden geïntroduceerd in de 80s, waaronder de 2.4GHz- en 5GHz-banden. Het vandaag de dag inzetten van een gestandaardiseerde radio-oplossing is een kosteneffectieve veilige manier om apparaten in het veld of in de fabriek te monitoren en te besturen. Gezien het aantal draadloze standaarden om uit te kiezen, wordt de vraag welke standaard de juiste standaard is om in te zetten.

Dus laten we een kijkje nemen op de drie meest voorkomende draadloze standaarden ingezet in de 2.4GHz band: Bluetooth, WiFi en Zigbee.

WiFi
WiFi of IEEE 802.11a / b / g / n is de breedst gebruikte draadloze TCP / IP-netwerkoplossing voor consumenten en ondernemingen. WiFi is een afkorting voor Wireless Fidelity en is een standaard die wordt gebruikt om Wireless Local Area Network (WLAN) -apparaten te identificeren. De commissie die deze standaard beheert, is gericht op het creëren van de best mogelijke bekabelde TCP / IP-netwerkvervanging. De commissie geeft voorrang aan veiligheid en snelheid ten opzichte van alle andere afwegingen. Dientengevolge heeft 802.11n de hoogste bandbreedte van elke draadloze standaard voor kort bereik. Het nadeel is het energieverbruik en de verwerkingskracht die nodig zijn om de 802.11-stack effectief te beheren. Deze nadelen creëerden een gat in de markt en verschillende normen zijn naar voren gekomen om de zeer laag vermogen draadloze markt aan te pakken.

Bluetooth
Bluetooth en Zigbee zijn beide geïntroduceerd om markten aan te pakken die niet goed worden onderhouden door WiFi. De Bluetooth-standaard beantwoordde aan de behoeften voor een Personal Area Network (PAN) met een laag vermogen. Een PAN wordt gedefinieerd als het netwerk dat een persoon of een slim apparaat omringt. De vereisten omvatten snelle associatie, eenvoudige mens-naar-machine interfaces en laag vermogen. In een PAN kunnen meerdere zenders heel dicht bij elkaar worden geplaatst - Bluetooth omvat timing om te verzekeren dat apparaatzenders elkaar niet overlappen. Bluetooth is ook ontworpen in de veronderstelling dat het naast wifi zou moeten bestaan ​​en bevat een frequency hopping-algoritme om ervoor te zorgen dat Bluetooth-berichten doorkomen, zelfs wanneer meerdere WiFi-kanalen actief zijn. Ten slotte, omdat Bluetooth een zender met een zeer laag vermogen gebruikt, is deze minder gevoelig voor multipad in vergelijking met WiFi. Als gevolg hiervan kan Bluetooth met succes worden geïmplementeerd zonder uitgebreide RF-site reviews en planning. Het systeem is zeer goed bestand tegen ruis en interferentie.

ZigBee
Zigbee is gebaseerd op IEEE 802.15.4, een draadloze radiostandaard voor algemeen gebruik en laag vermogen waarmee verschillende protocollen bovenop de standaardradio kunnen worden gebouwd. Zigbee wilde een laag vermogen sensornetwerken ondersteunen die een groot gebied kunnen bestrijken. Zigbee maakt gebruik van meshing-netwerken en een zeer agressief energieprofiel om aan de behoeften van deze nichemarkt te voldoen. Het protocol van Zigbee is ontworpen om snel aan en uit te schakelen, waardoor stroom wordt bespaard. Er zijn verschillende andere protocollen bovenop 802.15.4 gebouwd, waaronder ISA100, WirelessHART en 6LoWPAN.

Bluetooth Low Energy
Bluetooth Low Energy (BLE) is geïntroduceerd als een update voor de Bluetooth-standaard. Door gebruik te maken van enkele van de technieken die in 802.15.4 worden gebruikt, kon BLE nog lagere stroompunten bereiken in vergelijking met Zigbee en veel van de functies ondersteunen die oorspronkelijk door de ZigBee-standaardinspanning waren gecreëerd.

Het selecteren van de standaard voor u
Dus welke standaard is de juiste standaard om te implementeren? Dat hangt af van de systeemvereisten. Kortom, WiFi heeft de hoogste bandbreedte en meest uitgebreide stack, maar Bluetooth, BLE en Zigbee bieden functies die ideaal zijn voor bepaalde toepassingen. Als bijvoorbeeld sensoren met batterijvoeding over een zeer groot gebied worden bewaakt, zou Zigbee de ideale standaard zijn. Bluetooth / BLE werkt goed als punt-naar-punt-technologie voor het vervangen van kabels of voor het bewaken van sensoren over een kleiner gebied. BLE heeft een groot aantal geïnstalleerde tablets en telefoons, waardoor het een uitstekende keuze is voor interfaces tussen mens en machine.

Hoewel de technologie normen kunnen variëren, is er geen twijfel dat meer en meer toepassingen draadloos worden verbonden in de nabije toekomst. Met de komst van Industrial ivd zal miljarden apparaten moeten aansluiten op het Internet, en veel van deze verbindingen zal ongetwijfeld draadloos zijn.

Samenvatting van de voor- en nadelen van elke standaard:

1) WiFi
een. Pros
ik. Hoogste bandbreedte tot 600Mbits / s met 802.11n
ii. Vaste 25 MHz of grotere kanalen
iii. Ondersteuning voor 2.4- en 5GHz-kanalen
iv. Uitgebreide beveiligingsfuncties
b. Cons
ik. Bereik is lager met hogere gegevenssnelheden en 5GHz
ii. Geen goede match voor sensoren op batterijen

2) Bluetooth / BLE
een. Pros
ik. Zeer laag vermogen
ii. Massive ingezet
iii. Zeer goede prestaties in overbelaste of lawaaierige draadloze omgevingen
iv. Gebruiksgemak, geen frequentieplanning of vereisten voor sitekaart
b. Cons
ik. Max. Gegevenssnelheid van 2Mbits / s
ii. Geen geautomatiseerde roamingstandaard

3) Zigbee
een. Pros
ik. Zeer laag vermogen
ii. Vaste kanalen tussen WiFi-kanalen in 2.4 GHz-band
iii. Ondersteuning voor sub 1GHz-banden
b. Cons
ik. Gecompliceerd mesh-netwerk
ii. Maximale bandbreedte van 250Kbits / s

Procesindustrie Informer

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.