IoTアプリケーションのBluetoothとZigBeeの比較

低電力、広域ネットワーク（LPWAN）市場が拡大するにつれて、モノのインターネット（IoT）アプリケーションの低電力プロトコルには非常に多くのオプションがあります。この記事では、BluetoothおよびBluetooth Low Energy（LE）をZigBeeと比較しているため、接続されているデバイスに使用するワイヤレスプロトコルをより正確に把握できます。

BluetoothとBluetoothLEの違い

Bluetoothには、従来のBluetoothとBluetooth Low Energy（Bluetooth LEと呼ばれる）の2つのブランチがあります。従来のBluetoothがZigBeeと比較できない理由は、消費電力にあります。アプリケーションを長期間バッテリ駆動する必要がある場合、従来のBluetoothでは不十分です。従来のBluetooth設計では、1ワットの電力消費が推奨されています。ワイヤレスIoTアプリケーションに関して言えば、これはたくさんです。 。 Bluetooth LEとZigBeeはどちらも10〜100ミリワット（mW）であり、従来のBluetoothが推奨する設計の10〜100分の1です。ただし、Bluetooth LEは、この記事で説明するZigBeeと十分に比較できます。

Bluetooth LE

Bluetooth LEはパーソナルエリアネットワーク（PAN）であるため、範囲はZigBeeよりもはるかに短くなります。目的は、ユーザーの近くのデバイスに接続できるようにすることです。 Bluetooth LEの範囲はZigBeeよりもはるかに短いですが、データレートもはるかに高くなっています。従来のBluetoothのデータレートは1〜3 Mbit / sで、BluetoothLEのデータレートは短いバーストでは1Mbit / sです。これらのバーストの間に「スリープ」します（ZigBeeにはない機能）。これにより、必要なデータと電力の使用量が少なくなります。

現在、Bluetooth LEは、Android、iOS、Windows 8/10、OS X（ZigBeeが分岐していないスペース）など、多くのオペレーティングシステムでもサポートされています。ユーザーがスマートフォンを持っていて、デバイスに接続したい場合、BluetoothLEはそれを可能にします。ただし、Bluetoothは高密度ノードや長距離アプリケーションには最適ではありません。

BluetoothLEのユースケース

Bluetooth LEは、定義されたスペースで接続されたもののグループを移動する人に最適です。人が車に乗り込むと、Bluetooth LEは、音声ダイヤルと車から電話へのスピーカー接続を有効にすることで、車を「スマート」にすることができます。車からBluetoothLE対応のスマート自転車に切り替えると、接続されたアプリケーションが適切な場所に移動する可能性があります。情報はBluetoothLE対応デバイスにとどまらず、ユーザーに残されます。

ZigBee

ZigBeeは、中距離で少量のデータを伝送するように設計されたメッシュネットワークプロトコルです。メッシュトポロジネットワーク上で実行されます。つまり、単一のセンサーノードからの情報は、送信がゲートウェイに到達するまで、モードのグループ（または「メッシュ」）を通過します。

ZigBeeはローカルエリアネットワーク（LAN）であるため、Bluetooth LEとは異なり、ユーザーの周囲のデバイスに直接接続することを目的としていません。代わりに、より広い範囲を必要とするデバイスに接続します。このため、ホームオートメーションやスマート照明に理想的なプロトコルです。

ZigBeeの範囲は広いですが、それでもかなり制限されており、産業用IoTアプリケーションのような高度にインストルメント化されたインストールには最適ではありません。また、メッシュトポロジが原因で、ZigBeeネットワークの遅延が大きくなり、複数のノードが単一のノードを通過してゲートウェイに到達しようとすると、ボトルネックが発生する可能性があります。このため、ノードの密度が高い場合（たとえば、工場など）、ZigBeeは光りません。 ZigBeeは、モバイルノードやパーキングセンサーなど、リンクバジェットが大きく変動する場合にも、多くの課題に直面します。

ZigBeeのユースケース

これを考慮してください：ZigBeeシステムをインターフェースして、誰かが玄関のドアを歩いたときに、ZigBeeが一連のイベント全体を実行するようにすることができます：お気に入りの曲をオンにする、ライトをオンにする、熱を上げるなど。彼らが去るとき、ZigBeeアプリケーションはエネルギーとお金を節約するためにHVACシステムをオフにすることができます。全体として、ホームオートメーションの実用的なユースケースを提供します。

比較表：Bluetooth（Bluetooth LE）とZigBee

Bluetooth（LE） ZigBee ネットワークタイプ 少数のノードをサポートするパーソナルエリアネットワーク（PAN） 多くのノードをサポートするローカルエリアネットワーク（LAN） 範囲* 77メートル 291メートル オペレーティングシステム Android、iOS、Windows 8、OS X 現在互換性はありません トポロジ メッシュとスター メッシュのみ スループット 270 kbps 250 kbps 変調 周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS） 直接シーケンススペクトラム拡散（DSSS） 送信電力 10 mW 100 mW

*この範囲の比較は、特定のユースケースに基づいています。この記事の追加仕様との完全な比較を参照してください。

お持ち帰り

Bluetooth LEとZigBeeは、実際には互いに完全に補完的です。誰かがIoTアプリケーションにBluetoothLEを使用したいと思う場合もあれば、ZigBeeの方が適している場合もあります。昨年だけ、ZigBeeとBluetoothがこの分野で競争を始めました。一部の開発者は、Bluetooth LEとZigBeeの組み合わせにより、非常に強力なパーソナルおよびローカルエリアネットワークデバイスを作成できることに気づいています。