XBee vs. Zigbee: Ein einfacher Vergleichsleitfaden

XBee® und Zigbee® haben einige Gemeinsamkeiten und sind miteinander verwandt. XBee ist eine Familie von Funkmodulen und ist ein eingetragenes Warenzeichen von Digi International. Zigbee ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll und ein eingetragenes Warenzeichen der Zigbee Alliance. Viele Leute verwechseln diese beiden Namen, weil beide mit Funkvernetzung zu tun haben und "Bee" in ihrem Markenzeichen haben. Aber sie sind sehr unterschiedlich. Lassen Sie uns XBee und Zigbee vergleichen, um ein besseres Verständnis dafür zu bekommen, was sie sind, wie sie sich unterscheiden und wie sie zusammenhängen.
 
Zigbee ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll für lokale, drahtlose Mesh-Netzwerke mit geringem Stromverbrauch und moderner Sicherheit, das auf Standards basiert und auf globalen Frequenzen arbeitet. Es wird häufig in den Bereichen Heimautomatisierung, intelligente Energie, drahtlose Sensorik und industrielle Automatisierung eingesetzt. 
 
XBee ist ein Markenname, der sich auf eine Familie von Geräten von Digi International bezieht. Digi XBee Funkmodule haben gemeinsame Formfaktoren, eine Standard-Host-Schnittstelle, unterstützende Tools und Software sowie eine Gruppe von Protokollen zur Auswahl, darunter Wi-Fi, LTE Mobilfunk, DigiMesh® als auch Zigbee. Daher gibt es XBee-Module, die das Zigbee-Protokoll ausführen, aber nicht jede XBee ist Zigbee oder umgekehrt.

Zigbee Übersicht

Zigbee-LogoDie Zigbee-Protokoll ist ein Standard, so wie Bluetooth ein Standard ist. Jedes Gerät eines Herstellers, das Zigbee vollständig unterstützt, kann mit jedem Zigbee-Gerät eines anderen Unternehmens kommunizieren. So wie sich ein Beats-Bluetooth-Kopfhörer von Apple mit einem Galaxy-Smartphone von Samsung verbinden kann, kann jeder Zigbee-Lichtschalter von G.E. mit Zigbee-Lampen von Phillips oder mit jedem anderen Zigbee-zertifizierten Gerät kommunizieren.
 
Wie funktioniert das? Nun, genau wie bei einem tollen Kuchen geht es bei robusten Netzwerkprotokollen um Schichten. Jede Schicht fügt Merkmale und Funktionen mit ausreichender Unabhängigkeit hinzu, so dass Implementierungsänderungen in einer Schicht keine Änderungen in einer der anderen Schichten erfordern. Zigbee ist eine Protokollschicht, die drahtlose Netzwerke definiert, z. B. wie man ein Netzwerk startet, Adressauflösungen durchführt und Pakete weiterleitet. Sie spezifiziert auch, wie bestimmte Anwendungen zu implementieren sind, mit vordefinierten Wegen der Kommunikation über Dinge wie Beleuchtungssteuerung, Verwaltung intelligenter Energiesysteme oder Umweltüberwachung.

Die Schicht unterhalb von Zigbee, die seine erweiterten Funktionen unterstützt, ist als IEEE 802.15.4 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Reihe von Standards, die definieren, wie das Funkspektrum genutzt wird und viele andere Vorgänge, die zuverlässige Übertragungen fördern. Die Funkmodule der Marke XBee von Digi können mit oder ohne Zigbee konfiguriert werden. Es gibt sogar eine Konfiguration, die 802.15.4 direkt in seiner nativen Form unterstützt.
 
Zigbee selbst fügt drei wichtige Funktionen hinzu:

  1. Mesh-Routing - verwendet Routing-Tabellen, die definieren, wie ein Funkgerät Nachrichten durch eine Reihe anderer Funkgeräte auf dem Weg zu ihrem endgültigen Ziel weiterleiten kann.
  2. Ad-hoc-Netzwerkerstellung - ein automatischer Prozess, der ein ganzes Netzwerk von Funkgeräten im Handumdrehen erstellt, ohne dass ein Mensch eingreifen muss.
  3. Selbstheilendes Mesh - ein Prozess, der automatisch herausfindet, wenn ein oder mehrere Funkgeräte im Netzwerk fehlen und das Netzwerk neu konfiguriert, um unterbrochene Routen zu reparieren.

 Jedes Zigbee-Netzwerk weist den Funkmodulen bzw. Knoten unterschiedliche Rollen zu. Dazu gehören:

  1. Coordinator — This radio is responsible for forming the network, handing out addresses, and managing the other functions that define the network, secure it, and keep it healthy. Each network must be formed by a coordinator and there’s never more than one coordinator in your network.
  2. Router — a router is a full-featured Zigbee node. It can join existing networks, send information, receive information, and route information. Routing means acting as a messenger for communications between other devices that are too far apart to convey information on their own. Routers are typically plugged into an electrical outlet because they must be turned on all the time. A Zigbee network generally has multiple router radios.
  3. End device — End devices are essentially stripped-down versions of a router. They can join networks and send and receive information, but that’s about it. They don’t act as messengers between any other devices, so they can use less expensive hardware and can power themselves down intermittently, saving energy by going temporarily into a nonresponsive sleep mode. End devices always need a router or the coordinator to be their parent device to help them join the network, and to store messages when they are asleep. Zigbee networks may have any number of end devices.

Zigbee auf XBee

XBee-Zigbee-ProdukteZigbee ist ein gemeinsames Protokoll, so dass Chips und Module von vielen Herstellern erhältlich sind. Diese Standardisierung ist ein wichtiger Teil seines Wertes. Was macht Zigbee auf Digi XBee besonders? Zunächst einmal hat Digi eine hervorragende Implementierung geschaffen, die sich durch höchste technische Qualität auszeichnet und von der Zigbee Alliance für Interoperabilität zertifiziert wurde. Diese wesentlichen Grundlagen sind nur die Basis.

Eine standardisierte Host-Schnittstelle ermöglicht eine schnelle und leicht verständliche Konfiguration, Steuerung und Kommunikation. Der Benutzer kann zwischen einfachen, für den Menschen lesbaren AT-Befehlen oder einer strukturierten API wählen, die solide Maschine-zu-Maschine-Interaktionen implementiert. Eine Auswahl an Modulformfaktoren bedeutet, dass Digi XBee in temporäre Sockel passen oder dauerhaft auf PCBs gelötet werden kann. Zu diesen Standardformfaktoren gehört ein extrem kleines Micro-Modul, das die Leistung von XBee in ein Modul packt, das nicht größer als ein Fingernagel ist.

Digi schichtet seine Digi TrustFence®-Sicherheitsrahmen auf den Modulen, einschließlich sicherem Boot, sicherer Identität und Datenschutz. Jedes Modul ist benutzerprogrammierbar, so dass Anwendungslogik, Sensoreingabe, Energieverwaltung und mehr unterstützt werden, ohne dass zusätzliche Mikrocontroller erforderlich sind. Und schließlich ist da noch die Leistungsfähigkeit des Digi XBee Ökosystems. Wenn ein Teil des Projekts in der Zukunft auf ein anderes Kommunikationsprotokoll umgestellt werden muss, ist es nicht erforderlich, Modulgrundflächen, Formfaktoren, Host-Schnittstellen oder eingebettete Programme zu ändern. Dies macht den Wechsel zwischen Standards zu einem Kinderspiel.

Werfen wir einen genaueren Blick auf die Website Digi XBee , um zu verstehen, wie das zusammenhängt.

XBee Übersicht

XBee Funkfrequenz (RF)-Module werden von Digi International Inc. hergestellt. Diese Module ermöglichen den einfachen und kostengünstigen Einsatz von Funktechnologie in elektronischen Geräten, insbesondere in Gerätenetzwerken für Smart Cities, Präzisionslandwirtschaft, Industrieautomation, Sensornetzwerke, medizinische Geräte und Asset-Tracking-Anwendungen.

Ein komplettes Ökosystem

XBee Ökosystem GrafikDigi XBee ist Teil eines kompletten Systems aus vorzertifizierten, programmierbaren Wireless-Modulen sowie Gateways, Adaptern und Software - allesamt darauf ausgelegt, die Entwicklung von Wireless-Lösungen für den weltweiten Einsatz zu beschleunigen.

Die Digi XBee Ökosystem bietet Geräteentwicklern eine vollständige Palette an schnell einsetzbaren Drop-in-Netzwerklösungen für die drahtlose Kommunikation zwischen Geräten, Adaptern und Gateways. Mit einem Sockel können Sie sich mit Gerätenetzwerken rund um den Globus verbinden. Sie können Ihr Design zukunftssicher gestalten und wissen, dass Sie für neue drahtlose Technologien abgedeckt sind, sobald diese aufkommen.

Hier sind einige wichtige Merkmale der Module von Digi XBee im Überblick:

  • Digi XBee 3.0-Module sind konfigurierbar, wobei ein Modul mehrere Protokolle unterstützt, darunter Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth, 802.15.4, DigiMesh, 868 MHz, 900 MHz, Mobilfunk LTE Cat 1, LTE-M und NB-IoT.
  • Alle Digi XBee Module unterstützen eine gemeinsame Befehlssprache und Kommunikationsschnittstelle, so dass der Wechsel zwischen den Protokollen einfach ist und oft ohne physische oder logische Änderungen durchgeführt werden kann. Diese Flexibilität senkt die Herstellungs- und Entwicklungskosten und bietet OEMs die Möglichkeit, ihre Roadmap schnell zu erweitern.
  • Alle XBee-Module haben ein gemeinsames Pin-Layout und sind in kompatiblen Footprints erhältlich. Digi XBee Module sind in drei Formfaktoren erhältlich: Durchsteckmontage, Oberflächenmontage und Mikro-Oberflächenmontage, jeweils mit einer Auswahl an Antennenoptionen.
  • Die Module vonDigi XBee sind in mehreren Regionen vorzertifiziert und ermöglichen Entwicklern eine schnelle Markteinführung zu geringeren Kosten.
  • Digi XBee Geräte können überwacht, verwaltet und aktualisiert werden mit Digi Remote Manager® überwacht, verwaltet und aktualisiert werden, was Massen-Firmware-Updates, Automatisierung, Warnungen und Berichte über ein Dashboard ermöglicht.

Digi XBee 3: Die nächste Generation XBee

Building on industry-leading embedded technology, the Digi XBee 3 Series offers additional design freedom with easy-to-add functionality and flexible wireless connectivity. Digi XBee 3 modules deliver advantages in every class — size, weight and power.

The Micro form factor is ideal for compact and portable applications. With enhanced MicroPython programmability, it’s easy to do computing at the network’s edges, whether processing sensor information, reducing power use or even using the Digi XBee 3 as the main device processor.

Digi XBee 3 module architecture can quickly enable and scale wireless connectivity with broad compatibility. The standard Digi XBee host interface has been preserved to support backwards compatibility, with SPI and other enhancements added for additional flexibility.
 
Digi’s toolchain of robust hardware, time-tested firmware, high availability, remote update and online management create a system that everyone can rely upon. Customers worldwide depend on Digi’s stability for high-quality manufacturing and long product lifecycles. Digi TrustFence security framework, identity, and data privacy features are built in to Digi XBee 3 modules. TrustFence uses more than 175 controls to protect against new and evolving cyber threats. From edge computing to future migration, Digi XBee 3 modules offer compact connectivity that can reduce costs, accelerate time-to-market and extend product lifecycles.

Digi XBee Werkzeuge

Digi XBee WerkzeugeXBee-Entwickler haben Zugriff auf Digi XBee Werkzeuge, ein preisgekröntes Toolset, das den gesamten Produktlebenszyklus unterstützt und eine schnellere Entwicklung bei geringeren Kosten ermöglicht.

Jede Phase von der anfänglichen Entwicklung bis zur Verwaltung des Systems wird durch Software-, Hardware- und Cloud-Systeme ermöglicht und gesteuert, die den Wert der Module von Digi XBee erhöhen.

Hier finden Sie eine Einführung in die Digi XBee Tools Suite.

Entwicklungs-Tools

Offizielle Digi XBee Code-Bibliotheken sind für ARMmbed, ANSI-C, Java, Python und MicroPython verfügbar, sowie ein vollständiges mobiles SDK für die Bluetooth-Entwicklung. Es gibt auch Bibliotheken von Drittanbietern zur Verwendung mit Arduino und Node. Die Digi XCTU®-Konfigurationsanwendungfür Windows, MacOS und Linux bietet eine GUI-Schnittstelle zu Ihren Geräten und deren Netzwerken, einschließlich Tools für Reichweitentests, Spektrumanalyse, Konsolenzugriff, Firmware-Updates und mehr.

Digi liefert auch eine vollständige Reihe von XBIB-Entwicklungsboards für die Modulevaluierung und die Erstellung von Proof-of-Concepts. Diese Boards können mit Tochterboards erweitert werden, um zusätzliche Sensoren oder Eingänge wie GPS bereitzustellen. Kunden können bei Bedarf ihre eigenen Tochterplatinen entwerfen.

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Fertigungswerkzeuge

Once initial development is complete, modules can be configured in mass using the Digi XBee Multi Programmer tool. Operators can program up to six modules simultaneously on each device, with logs produced to create a manufacturing paper trail. Additional Multi Programmers can be connected to to further increase the number of modules configured simultaneously.

Werkzeuge für die Bereitstellung

When you are ready to deploy devices in the field, the Digi XBee Network Assistant can discover devices on a network, visualize that network on a map, test network strength and perform batch firmware updates so that modules are always running the best code. The Digi XBee 3 USB Adapter eases testing with a simple USB stick that’s robust enough for field use while still behaving identically to a normal Digi XBee module. Finally, the Digi XBee Mobile App for iOS or Android lets you configure and manage a network of Digi XBee 3 radios directly from your mobile device over Bluetooth. Digi gateways provide direct access to IP protocol from local networks or via cellular for remote management.

Werkzeuge für Verwaltung und Skalierbarkeit

Digi Remote ManagerWenn alles eingerichtet ist, können Netzwerkmanager ihre Digi XBee Systeme direkt von ihrem Schreibtisch aus steuern. Digi Remote Manager. Dieses Online-Konfigurations-, Sicherheits- und Fernverwaltungstool automatisiert die Geräteverwaltung und -überwachung. Es ermöglicht denjenigen, die IoT Bereitstellungen verwalten, ihr gesamtes System im Auge zu behalten, selbst wenn es auf Tausende von Geräten anwächst... oder mehr!
 
Zigbee ist ein hervorragendes Protokoll für viele lokale Sensor- und Automatisierungssysteme. Deshalb war es auch eines der ersten Protokolle, das auf der Plattform Digi XBee unterstützt wurde. Da es sich um einen Standard handelt, der von vielen zertifizierten Herstellern unterstützt wird, können Zigbee-Geräte zusammenarbeiten, um Anwendungsaufgaben auszuführen und Daten auszutauschen, ohne dass es darauf ankommt, wer das Gerät ursprünglich hergestellt hat.
 
Die Funkmodule der Marke XBee von Digi bilden ein komplettes Entwicklungs- und Kommunikationsökosystem, das die Markteinführung beschleunigt und gleichzeitig die Kosten senkt. Es umfasst Zigbee mit seinen vielen großartigen Funktionen, bietet aber auch eine Reihe anderer Protokolle für Anwendungen, die mehr Bandbreite, Reichweite, Mobilität, Konnektivität oder Einfachheit erfordern, als Zigbee bieten kann. Digi XBees bieten eine Standardschnittstelle, Programmierbarkeit, Fernkonfiguration, viele Antennenoptionen, UART- oder SPI-Host-Kommunikation, ein vollständiges Ökosystem von Adaptern, Code-Bibliotheken, Konfigurationsprogrammen, Bereitstellungs- und Testprogrammen. Jeder Digi XBee ist zuverlässig, sicher und auf ROI ausgelegt, was ihn zur besten Wahl für eine komplette Hardware/Firmware-Lösung macht.

Wie Sie das richtige XBee-Modul für Ihre Anwendung auswählen

Brauchen Sie Hilfe bei der Auswahl des perfekten Digi XBee Moduls? Beachten Sie Folgendes: 

  1. Region: Land oder Länder, in denen das Gerät eingesetzt werden soll, unter Berücksichtigung von Frequenz und maximaler Leistung. 
  2. Topologie: Welche Geräte müssen miteinander kommunizieren und wie ist ihre physikalische Anordnung 
  3. Durchsatz: Wie viele Daten müssen das Netzwerk durchlaufen und wie oft werden sie übertragen?
  4. Protocol: Do you need to interface with other vendors in an open standard?
  5. Specs: Leistungsaufnahme, Formfaktor und so weiter. Brauchen Sie Schlafknoten? Müssen Sie die Batterielebensdauer oder den Platz berücksichtigen?
  6. Standort: Wie weit sind Ihre Geräte voneinander entfernt? Wie ist die allgemeine Funkstörungssituation? Gibt es Hindernisse für die Übertragung? Gibt es extreme Temperaturen oder andere besondere Gegebenheiten?

Considering the wireless connectivity for a large deployment? Digi’s got you covered, whether you need help identifying the right components for your application, or design and build services to accelerate time to market.

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