Urządzenia internetu rzeczy mogą być oparte o wiele protokołów bezprzewodowych - między innymi Bluetooth, WiFi, BLE, RF433, Zigbee, Z-Wave, 6LoWPAN, 5G/LTE czy LoRa. Najpopularniejsze z nich to: Zigbee, Z-Wave, WiFi, BLE i RF433.
Jednakże, czym się różnią? Na to pytanie postaram się odpowiedzieć. Dla nielubiących czytać, krótka tabelka porównawcza:
| Bluetooth LE | WiFi | Zigbee | Z-Wave | RF433 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Topologia | mesh/gwiazda | gwiazda | mesh/gwiazda | mesh/gwiazda | peer-to-peer |
| Częstotliwość | 2.4GHz | 2.4GHz | 2.4GHz / sub-1GHz | sub-1GHz | 433MHz |
| Zasięg | 30 m | 100 m | 100 m | 100 m | 40 m |
| Przepustowość | 1 Mbps | 450 Mbps | 250 Kbps | 400 Kbps | 80 Kbps |
| Zużycie prądu | Niskie | Wysokie | Niskie | Niskie | Niskie |
| Komunikacja | Jedno/dwukierunkowa | Dwukierunkowa | Dwukierunkowa | Dwukierunkowa | Jednokierunkowa |
| Koszt | Niski | Niski | Średni | Wysoki | Niski |
| SPoF | Bramka | Router | Bramka | Bramka | Teoretycznie brak |
| Instytucja odpowiedzialna | Bluetooth SIG | Wi-Fi Alliance | Zigbee Alliance | Z-Wave Alliance | brak |
Bluetooth
Trzeci protokół działający w paśmie 2.4GHz. Może działać w trybie jednokierunkowym (pasywnym) lub dwukierunkowym (aktywnym) - przykładem zastosowania są czujniki Xiaomi na Bluetooth - dla oszczędności energii, działają w trybie pasywnym, rozsyłając wskazania czujników co jakiś okres czasu, jednakże po połączeniu do nich, można zmienić ich ustawienia, bądź wymusić konkretne działanie. Z reguły działa w topologii gwiazdy, aczkolwiek dostępne są urządzenia (np. żarówki Xiaomi), które łączą się w sieć mesh.
Zalety:
- niski pobór prądu
- możliwość działania w trybie aktywnym lub pasywnym
Wady:
- niewielki zasięg
- pasmo współdzielone z WiFi i Zigbee
WiFi
Protokół zaprojektowany do transmisji sporej ilości danych. W stosunku do pozostałych technologii, ma duży narzut, czasami większy od danych. Domowe routery nie są przystosowane do obsługi większej liczby urządzeń WiFi, dlatego w przypadku zastosowania tego protokołu, konieczna będzie zmiana routera/routerów na mocniejsze (np. Mikrotik czy Ubiquiti). Zakładając najbardziej podstawową topologię, SPoFem w WiFi będzie router - jednakże, zaletą WiFi jest możliwość utworzenia hotspotów przez urządzenia, dzięki czemu, w ograniczony sposób, będziemy w stanie je kontrolować.
Zalety:
- duże możliwości tworzenia własnych modułów opartych o ESP
- brak konieczności stosowania bramki
Zalety:
- duży narzut na transmisji
- nie nadaje się do pracy bateryjnej
- "zapychanie" sieci WiFi
- połączenie z routerem może trwać nawet kilka sekund
- pasmo współdzielone z BLE i Zigbee
Zigbee
Zigbee - śmiem twierdzić, że obok WiFi, najbardziej popularny protokół stosowany w IoT. Dzięki zastosowaniu topologii mesh, każde urządzenie będące routerem wzmacnia sygnał sieci, umożliwiając zwiększenie zasięgu. Korzysta z pasma 2.4GHz. Wadą Zigbee jest Single Point of Failure - o ile w przypadku awarii jednego routera, nie będzie problemu z utratą sieci, o tyle w przypadku awarii koordynatora tracimy możliwość sterowania jakimkolwiek urządzeniem. Więcej o tym protokole tutaj.
Zalety:
- cena
- długi czas pracy na baterii (teoretycznie 2 lata)
- dostępność
Wady:
- brak kompatybilności między urządzeniami różnych producentów - np. do bramki Ikea nie da się podłączyć urządzeń Aqara.
- pasmo współdzielone z BLE i WiFi
Z-Wave
Konkurencyjny dla Zigbee, protokół używający topologii mesh. Jest protokołem własnościowym, należy do duńskiej firmy Zensys, która to w ramach Z-Wave Alliance pilnuje, żeby urządzenia były ze sobą kompatybilne. w Europie zastosowano pasmo 868MHz, które jest mniej obciążone niż 2.4GHz. Podobnie, jak w przypadku Zigbee, bramka jest SPoFem - gdy ona padnie, nie możemy sterować urządzeniami.
Zalety:
- kompatybilność między urządzeniami różnych producentów
- długi czas pracy na baterii
- stosowanie pasma mniej obciążonego pasma sub-1GHz
Wady:
- cena
- każdy region ma przypisaną inną częstotliwość, więc urządzenia np. z USA nie będą działać w Europie
RF433
Najprostszy i najtańszy protokół stosowany w IoT, a zarazem, najmniej przeze mnie polecany. Pasmo 433 MHz jest używane przez radiolinie, wszelkiej maści termometry i stacje pogodowe, czy systemy alarmowe, jest więc stosunkowo mocno "zapchane". Dodatkowo, nie ma żadnych zabezpieczeń - informacje można w bardzo prosty sposób podsłuchać i zespoofować - co prawda, w przypadku elementów wykonawczych, może się to ograniczyć do wyłączenia gniazdka, ale co w momencie, gdy do gniazdka będziemy mieli podłączoną drukarkę 3D, i przerwany zostanie proces drukowania? Największą wadą RF433 jest jednokierunkowość komunikacji - urządzenia są tylko nadajnikami lub tylko odbiornikami - a co za tym idzie, gniazdko czy żarówka nie raportują swojego stanu. SPoFów generalnie nie ma, ponieważ w większości przypadków, jeden nadajnik łączy się do jednego odbiornika.
Zalety:
- cena
Wady:
- brak zabezpieczeń
- duża ilość urządzeń w eterze
- jednokierunkowa komunikacja