تفاوت های ZigBee و Z-Wave در چیست؟

در این پست به بررسی تفاوت های عمده بین دو پروتکل اصلی مورد استفاده در خانه های هوشمند یعنی زیگبی(ZigBee) و زی ویو (Z-Wave) می پردازیم. تا پایان این پست همراه ما باشید.

در ابتدا اجازه بدید به صورت مختصر به توضیح هریک از پروتکل ها بپردازیم.

پروتکل ZigBee: استاندارد بی‌سیم برای اینترنت اشیا

پروتکل ZigBee یک استاندارد بی‌سیم برای ارتباطات کوتاه‌برد است که به‌طور خاص برای کاربردهای اتوماسیون خانگی، اینترنت اشیا (IoT) و شبکه‌های حسگر طراحی شده است. این پروتکل بر پایه استاندارد IEEE 802.15.4 ساخته شده و به دلیل مصرف پایین انرژی، قابلیت اطمینان و هزینه پایین، به‌خصوص در محیط‌های با تعداد زیاد دستگاه‌های متصل، محبوبیت زیادی پیدا کرده است.

یکی از ویژگی‌های بارز پروتکل ZigBee، مصرف پایین انرژی آن است. این ویژگی باعث می‌شود تا دستگاه‌های مبتنی بر این پروتکل، توانایی کارکرد برای مدت طولانی را داشته باشند و نیاز به تعویض مکرر باتری را نداشته باشند. از این رو، ZigBee به‌طور گسترده در سیستم‌های اتوماسیون خانگی، مانند کنترل روشنایی، سیستم‌های امنیتی و حتی کنترل دما و رطوبت استفاده می‌شود.

قابلیت اطمینان نیز یکی دیگر از مزایای این پروتکل است. با توجه به ساختار شبکه مشبک ZigBee، در صورت قطع یک گره (node)، داده‌ها به صورت خودکار از مسیر دیگری منتقل می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که سیستم‌های مبتنی بر ZigBee بسیار قابل اعتماد باشند و حتی در صورت وقوع خطا، کارایی خود را حفظ کنند.

با توجه به هزینه پایین نصب و راه‌اندازی، ZigBee به‌خصوص در محیط‌های با تعداد زیاد دستگاه‌های متصل، مورد توجه قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، در ساختمان‌های هوشمند که تعداد زیاد دستگاه‌های هوشمند مانند سنسورها، دستگاه‌های کنترل روشنایی و ترموستات‌ها وجود دارد، استفاده از ZigBee به دلیل هزینه پایین و قابلیت اطمینان، مناسب است.

به طور کلی، پروتکل ZigBee به عنوان یک استاندارد برای اینترنت اشیا (IoT) و اتوماسیون خانگی، وضعیت خوبی دارد و با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، مورد توجه بسیاری از تولیدکنندگان و توسعه‌دهندگان قرار گرفته است.

ویژگی‌های Zigbee

1. مصرف انرژی پایین: یکی از بزرگ‌ترین مزایای Zigbee، مصرف بسیار پایین انرژی است. این ویژگی به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که برای مدت زمان طولانی بدون نیاز به تعویض باتری کار کنند.

2. برد کوتاه: Zigbee معمولاً در محدوده ۱۰ تا ۱۰۰ متر عمل می‌کند. این برد به‌طور قابل توجهی کمتر از سایر پروتکل‌های بی‌سیم مانند Wi-Fi است، اما برای کاربردهای خاصی مانند اتوماسیون خانگی کافی است.

3. شبکه‌های مش: Zigbee از توپولوژی شبکه مش پشتیبانی می‌کند. این به این معنی است که هر دستگاه می‌تواند به عنوان یک گره عمل کند و داده‌ها را از سایر دستگاه‌ها عبور دهد. این ویژگی باعث افزایش قابلیت اطمینان و دامنه پوشش شبکه می‌شود.

4. پشتیبانی از تعداد زیاد دستگاه: ZigBee می‌تواند تا ۶۵,۰۰۰ دستگاه را در یک شبکه پشتیبانی کند، که این ویژگی آن را برای برنامه‌های بزرگ و پیچیده ایده‌آل می‌سازد.

کاربردهای پروتکل ZigBee

۱.اتوماسیون خانگی:

یکی از بارزترین کاربردهای Zigbee در اتوماسیون خانگی است. با استفاده از این پروتکل، کاربران می‌توانند به راحتی دستگاه‌های مختلف خانه خود را کنترل کنند. این کنترل شامل: کنتزل روشنایی در تمامی قیمت های خانه، کنترل دما و تهویه و سیستم امنیتی می باشد.

۲. اینترنت اشیا (IoT)

ZigBee به عنوان یکی از پروتکل‌های اصلی در حوزه اینترنت اشیا شناخته می‌شود. این پروتکل به دستگاه‌های مختلف این امکان را می‌دهد که با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و داده‌ها را به اشتراک بگذارند. کاربردهای آن در این زمینه شامل:

• حسگرهای محیطی: حسگرهای دما، رطوبت، و کیفیت هوا می‌توانند به شبکه Zigbee متصل شوند و داده‌های جمع‌آوری‌شده را به مرکز کنترل ارسال کنند.
• مدیریت منابع آب: در کشاورزی هوشمند، حسگرهای رطوبت خاک می‌توانند به‌طور خودکار میزان آبیاری را تنظیم کنند، که به صرفه‌جویی در مصرف آب کمک می‌کند.

شهرهای هوشمند

ZigBee به عنوان یکی از اجزای کلیدی در توسعه شهرهای هوشمند شناخته می‌شود. کاربردهای آن شامل:

• مدیریت ترافیک: حسگرهای ZigBee می‌توانند برای نظارت بر وضعیت ترافیک و بهینه‌سازی چراغ‌های راهنمایی استفاده شوند.
• نورپردازی خیابانی هوشمند: چراغ‌های خیابانی می‌توانند به شبکه ZigBee متصل شوند و بر اساس نیاز، روشن و خاموش شوند.

پروتکل Z-Wave

پروتکل Z-Wave یکی از استانداردهای ارتباطی بی‌سیم است که به‌طور خاص برای کاربردهای اتوماسیون خانگی و اینترنت اشیا (IoT) طراحی شده است. این پروتکل به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارد، به‌ویژه در زمینه کنترل دستگاه‌های هوشمند، محبوبیت زیادی پیدا کرده است. در ادامه، به بررسی جزئیات این پروتکل، ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای آن می‌پردازیم.

محدوده استفاده از Z-Wave 

Z-Wave عمدتا از تکنولوژی RF برای Remote control ها استفاده می نماید .تکنولوژی Z-Wave با مصرف انرژی کم ، انتقال دوطرفه ، تکنولوژی شبکه Mesh و پشتیبانی از “باطری به باطری” گزینه مناسبی برای سنسورها و دستگاه های کنترلی می باشد.

تکنولوژی شبکه Mesh برای Z-Wave می تواند دستورات را به صورت دو طرفه از یک وسیله به وسیله دیگری منتقل نماید درحالیکه ممکن است موانع و یا نقاط کور رادیویی در محل موجود باشد. تکنولوژی Z-Wave به صورت چیپ ست هایی به تنهایی در دسترس است . پروتکل Z-Wave درون چیپ ها جاسازی شده است . و حافظه Flash جهت تولیدکنندگان این محصولات برای بارگذاری نرم افزارهایشان تعبیه شده است.

برای راحتی ارائه محصولات طرح های از پیش آماده ای بر روی برد های PCB در کنار چیپ های تکی Z-Wave ارائه می شود که می توان به برد های آنتن و فیلتر ها اشاره نمود.

شما می توانید به کمک Z-Wave تمامی وسایل خود را حتی زمانی که در خانه نیستید تحت کنترل داشته باشید. و این امر از طریق یک PC و با کمک اینترنت از هر نقطه از دنیا میسر خواهد بود . حتی با کمک موبایل نیز قادر به انجام بسیاری از این امور خواهید بود.

به دلیل اینکه Z-Wave روی فرکانس خاص خود کار می کند )که مخصوص به خود می باشد( با هیچیک از دیگر وسایل بی سیم مثل تلفن های بی سیم، روترها و مودم ها و… تداخل نخواهد داشت.

از نکته قابل تامل در خصوص Z-Wave این است که بر روی کلیه سیستم های “باسیم” خانه ها موجود قابل اجرا بوده و امکانات جدید موجود در خانه های نسل بعد را برای شما مهیا می سازد.

۲. ویژگی‌های Z-Wave

• برد کوتاه: Z-Wave معمولاً در محدوده ۳۰ تا ۱۰۰ متر عمل می‌کند. این برد به‌طور قابل توجهی کمتر از پروتکل‌هایی مانند Wi-Fi است، اما برای اتوماسیون خانگی و کاربردهای مشابه کافی است.
• مصرف انرژی پایین: Z-Wave به گونه‌ای طراحی شده است که مصرف انرژی بسیار پایینی داشته باشد. این ویژگی به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که برای مدت زمان طولانی بدون نیاز به تعویض باتری کار کنند.
• توپولوژی شبکه مش: Z-Wave از توپولوژی شبکه مش پشتیبانی می‌کند، به این معنی که هر دستگاه می‌تواند به عنوان یک گره عمل کند و داده‌ها را از سایر دستگاه‌ها عبور دهد. این ویژگی باعث افزایش قابلیت اطمینان و دامنه پوشش شبکه می‌شود.
• امنیت: Z-Wave از پروتکل‌های امنیتی قوی برای رمزگذاری داده‌ها استفاده می‌کند. این امر به حفاظت از اطلاعات حساس در برابر دسترسی غیرمجاز کمک می‌کند.
• پشتیبانی از تعداد زیاد دستگاه: Z-Wave می‌تواند تا ۲۳۲ دستگاه را در یک شبکه پشتیبانی کند.

در ادامه مقاله به بررسی تفاوت های این دو پروتکل ارتباطی میپردازیم. هرچند که این دو پروتکل شباهت زیادی به یکدیگر دارند ولی تفاوت هایی نیز وجود دارد که هر یک از این پروتکل هارا متمایز میکند.

تفاوت در فرکانس:

زمانی که یکی از طرفین پشت تلفن به انگلیسی صحبت کند و دیگری به فارسی، مطمئنا متوجه حرف های یکدیگر نخواهندشد. پلتفرم های خانه هوشمند هم به همین شکل هستند؛ ZigBee و Z-Wave هر کدام فرکانس متفاوتی دارند. مثل این میماند که هر پروتکل به زبان متفاوتی حرف می زند و به همین دلیل، نمی توانند یکدیگر را بفهمند. خبر بد اینکه نمی توان این دو پروتکل را با هم عوض کرد اما خبر خوب اینکه بیشتر تجهیزات هوشمند خانه و هاب ها “دو زبانه” هستند و هم با پروتکل Z-Wave و هم با پروتکل ZigBee کار می کنند. در واقع، زمانی که این تجهیزات شروع به حرف زدن با یک زبان می کنند یعنی با یک فرکانس به پروتکل وصل می شوند و تا آخر نمی توانند با فرکانس دیگری متصل شوند

تفاوت در کد و محصولات:

پروتکل Z-Wave یک کد اختصاصی دارد که تکنولوژی آن را به یک راز مگو تبدیل می کند. با این حال، Wave-Z با بیش از ۷۰۰ کمپانی همکاری و بالغ بر ۲۴۰۰ محصول را در نتیجه ی این همکاری ها روانه بازار می کند. بیشتر شرکت های تولید کننده محصولات امنیتی مثل ADT ، Honeywell و First Alert ، Wave-Z را اولین گزینه همکاری خود می دانند. استاندارد یکپارچه Z-Wave به این معنی است که تمام تجهیزات هوشمند Z-Wave می توانند با همه ی محصولات قدیمی، فعلی و آینده ی این برند بدون هیچ گونه اختلالی کار کنند و اگر می خواهید آن را به سیستم هوشمندسازی خانه خود اضافه کنید، نگران ناسازگاری میان آنها نباشید. پروتکل ZigBee با کد متن باز طراحی شده است. یعنی هر شرکت سازنده ای که می خواهد تجهیزات هوشمند متصل به ZigBee را تولید کند، می تواند به کد آن دسترسی داشته و این کار را انجام دهد. زیگبی با بیش از ۳۳ کمپانی همکاری می کند ۲۵۰۰ محصول از این پروتکل پشتیبانی می شوند. در گذشته، انواع مختلف تجهیزات هوشمند زیگبی نمی توانستند عملکرد متحدی داشته باشند. اما نسخه ZigBee ۳.۰ استاندارد یکپارچه ای را به وجود آورده که تقریبا مثل استاندارد زی ویو است.

تفاوت در سرعت و تداخل:

زیگبی هم از فرکانس قوی ۲.۴ GHz و هم از فرکانس ضعیف تر ۹۱۵ MHz استفاده می کند. فرکانس ۲.۴ گیگاهرتزی برق بیشتری مصرف نموده و سریع تر از فرکانس ۹۱۵ مگاهرتزی عمل می کند اما ممکن است با شبکه وای فای خانه شما تداخل پیدا کند. فرکانس ۹۱۵ مگاهرتزی بی سیم تداخل کمتری با شبکه Fi -Wi دارد اما سرعت آن تنها معادل 40kbps است، در حالی که سیگنال های قوی تر با سرعت ۲۵۰ کیلوبایت بر ثانیه عمل می کنند. زی ویو از فرکانس ۹۰۸.۴۲ مگاهرتزی استفاده می کند که تداخلی با وای فای شما نخواهد داشت اما اگر مانیتور اتاق کودک و یا تلفن ثابت بی سیم دارید، شاید با آن ها تداخل پیدا کند. این پروتکل، سرعتی معادل ۱۰۰ کیلوبایت بر ثانیه را ارائه می دهد

تفاوت در تعداد دیوایس های پشتیبانی شونده:

Wave-Z می تواند تا ۲۳۲ وسیله هوشمند را در شبکه مش (Mesh Network) خود پشتیبانی کند اما این تعداد برای پروتکل زیگبی ۶۵۰۰۰ است که آن را به گزینه ی مناسبی برای تجارت های بزرگ تر تبدیل می کند. اما این دو پلتفرم قوانین متفاوتی دارند: زی ویو تنها چهار جهش بین یک وسیله و هاب (Hub) را مجاز میداند اما زیگبی مشکلی با جهش های نامحدود ندارد. 

برای خانه ای با متراژ متوسط، ۴ جهش کافی است ولی مکان های تجاری و بزرگ باید از ظرفیت نامحدود ZigBee استفاده کنند. هم زیگبی و هم زی ویو شبکه های مش قدرتمندی را برای هوشمندسازی خانه ایجاد می کنند. قابلیت ZigBee برای یک برد طولانی و گسترش نامحدود، آن را برای مکان های شلوغ و بزرگی مناسب تر می کند که تجهیزات هوشمند بی سیم زیادی را به کار گرفته اند. وسایل Z-Wave کمی گران تر از ZigBee هستند اما حتی اگر تکنولوژی تغییر کند، این وسایل مادام العمر برای شما کار می کنند. کسانی که در انجام به روز رسانی تنبل هستند، می توانند بر روی زی ویو حساب کنند. تکنولوژی زی ویو همچنین کاربرد راحت تری نسبت به زیگبی دارد اما زیگبی به تازگی تغییرات زیادی را در محصولات خود به وجود آورده تا بیشتر کارها را به صورت خودکار انجام دهند

نتیجه گیری: