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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 - Dieses Funkgerät ist für die Bildung des Netzwerks, die Vergabe von Adressen und die Verwaltung der anderen Funktionen verantwortlich, die das Netzwerk definieren, es sichern und gesund halten. Jedes Netzwerk muss von einem Coordinator gebildet werden und es gibt nie mehr als einen Coordinator in Ihrem Netzwerk.
  2. Router - ein Router ist ein vollwertiger Zigbee-Knoten. Er kann bestehenden Netzwerken beitreten, Informationen senden, Informationen empfangen und Informationen weiterleiten. Routing bedeutet, als Bote für die Kommunikation zwischen anderen Geräten zu fungieren, die zu weit voneinander entfernt sind, um selbst Informationen zu übermitteln. Router werden normalerweise an eine Steckdose angeschlossen, da sie ständig eingeschaltet sein müssen. Ein Zigbee-Netzwerk verfügt im Allgemeinen über mehrere Router-Funkgeräte.
  3. Endgerät - Endgeräte sind im Wesentlichen abgespeckte Versionen eines Routers. Sie können Netzwerken beitreten und Informationen senden und empfangen, aber das war's auch schon. Sie fungieren nicht als Boten zwischen anderen Geräten, so dass sie weniger teure Hardware verwenden können und sich zeitweise selbst abschalten können, um Energie zu sparen, indem sie vorübergehend in einen nicht ansprechbaren Schlafmodus gehen. Endgeräte benötigen immer einen Router oder den Koordinator als übergeordnetes Gerät, damit sie dem Netzwerk beitreten können und um Nachrichten zu speichern, wenn sie sich im Ruhezustand befinden. Zigbee-Netzwerke können eine beliebige Anzahl von Endgeräten haben.

Zigbee auf XBee

XBee-Zigbee-ProdukteZigbee ist ein gemeinsames Protokoll, daher sind Chips und Module von vielen Herstellern erhältlich. Diese Standardisierung ist ein wichtiger Teil seines Wertes. Was macht Zigbee auf Digi XBee besonders? Zunächst einmal hat Digi eine exzellente Implementierung geschaffen, eine mit höchster technischer Qualität und die von der Zigbee Alliance vollständig für Interoperabilität zertifiziert ist. Diese wesentlichen Grundlagen sind nur das Fundament.

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 Leiterplatten gelötet werden kann. Zu diesen Standard-Formfaktoren gehört die extrem kleine Micro-Größe, die die Leistung von XBee in ein Modul packt, das nicht größer als ein Fingernagel ist.

Digi schichtet seine TrustFence® Sicherheits-Framework auf die Module, 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 Leistung 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 Embedded-Programme zu ändern. Dies macht den Wechsel zwischen Standards zu einem Kinderspiel.

Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf die Digi XBee-Linie werfen, 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 Funkmodulen sowie Gateways, Adaptern und Software - allesamt darauf ausgelegt, die Entwicklung von Funkmodulen für den globalen 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 Digi XBee-Module auf einen Blick:
  • 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 jegliche physikalische 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 verfügen über 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.
  • Digi XBee-Module sind in mehreren Regionen vorzertifiziert, so dass Entwickler schnell und zu geringeren Kosten auf den Markt kommen können.
  • Digi XBee-Geräte können überwacht, verwaltet und aktualisiert werden mit Digi Remote Manager®, das Massen-Firmware-Updates, Automatisierung, Warnungen und Berichte über ein Dashboard ermöglicht.
 

Digi XBee 3: Die nächste Generation XBee

Aufbauend auf der branchenführenden Embedded-Technologie bietet die Digi XBee 3 Serie zusätzliche Designfreiheit mit einfach hinzuzufügenden Funktionen und flexibler drahtloser Konnektivität. Digi XBee 3 Module bieten Vorteile in jeder Klasse - Größe, Gewicht und Leistung.

Der Micro-Formfaktor ist ideal für kompakte und tragbare Anwendungen. Mit der erweiterten MicroPython-Programmierbarkeit ist es einfach, Berechnungen an den Rändern des Netzwerks durchzuführen, sei es die Verarbeitung von Sensorinformationen, die Reduzierung des Stromverbrauchs oder sogar die Verwendung des Digi XBee 3 als Hauptgeräteprozessor.

Die Digi XBee 3 Modularchitektur kann drahtlose Konnektivität mit breiter Kompatibilität schnell aktivieren und skalieren. Die standardmäßige Digi XBee-Host-Schnittstelle wurde beibehalten, um die Abwärtskompatibilität zu unterstützen, wobei SPI und andere Erweiterungen für zusätzliche Flexibilität hinzugefügt wurden.
 
Digis Toolchain aus robuster Hardware, bewährter Firmware, hoher Verfügbarkeit, Remote-Update und Online-Management schaffen ein System, auf das sich jeder verlassen kann. Kunden auf der ganzen Welt verlassen sich auf die Stabilität von Digi für eine hochwertige Fertigung und lange Produktlebenszyklen. Digi TrustFence Sicherheitsrahmen, Identitäts- und Datenschutzfunktionen sind in die Digi XBee3-Module integriert. TrustFence verwendet mehr als 175 Kontrollen zum Schutz vor neuen und sich entwickelnden Cyber-Bedrohungen. Vom Edge Computing bis zur zukünftigen Migration bieten Digi XBee 3 Module kompakte Konnektivität, die Kosten reduzieren, die Markteinführung beschleunigen und die Produktlebenszyklen verlängern kann.
 

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 hin zur Verwaltung des eingesetzten Systems wird durch Software-, Hardware- und Cloud-Systeme ermöglicht und geleitet, die den Wert der Digi XBee-Module aufwerten.

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 eine komplette mobiles SDK für Bluetooth Entwicklung. Es gibt auch Bibliotheken von Drittanbietern zur Verwendung mit Arduino und Node. Die Digi XCTU® Konfigurationsanwendung für 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 komplette Linie von XBIB-Entwicklungsboards für die Modulevaluation und die Erstellung von Proof-of-Concepts. Diese Karten können mit Tochterkarten erweitert werden, um zusätzliche Sensoren oder Eingänge bereitzustellen, wie GPS. Kunden können bei Bedarf ihre eigenen Tochterkarten entwerfen.
 

Fertigungswerkzeuge

Wenn die Erstentwicklung abgeschlossen ist, können die Module in der Masse mit dem Digi XBee Multi-Programmiergerät Werkzeug. Bediener können bis zu sechs Module gleichzeitig auf jedem Gerät programmieren, wobei Protokolle erstellt werden, um einen Fertigungsnachweis auf Papier zu erstellen. Zusätzliche Multi Programmers können angeschlossen werden, um die Anzahl der gleichzeitig konfigurierten Module weiter zu erhöhen.
 

Werkzeuge für die Bereitstellung

Wenn Sie bereit sind, Geräte im Feld einzusetzen, kann der Digi XBee Netzwerk-Assistent kann Geräte in einem Netzwerk erkennen, dieses Netzwerk auf einer Karte visualisieren, die Netzwerkstärke testen und Batch-Firmware-Updates durchführen, damit die Module immer mit dem besten Code laufen. Die Digi XBee 3 USB-Adapter erleichtert das Testen mit einem einfachen USB-Stick, der robust genug für den Feldeinsatz ist und sich dennoch identisch zu einem normalen Digi XBee-Modul verhält. Schließlich ist das Digi XBee Mobile App für iOS oder Android können Sie ein Netzwerk von Digi XBee 3-Funkgeräten direkt von Ihrem Mobilgerät über Bluetooth konfigurieren und verwalten. Digi Gateways bieten direkten Zugriff auf das IP-Protokoll von lokalen Netzwerken oder über Mobilfunk für die Fernverwaltung.
 

Werkzeuge für Verwaltung und Skalierbarkeit

Digi Remote ManagerWenn alles eingerichtet ist, können Netzwerkmanager ihre Digi XBee-Systeme direkt von ihrem Schreibtisch aus steuern, indem sie Digi Remote Manager. Dieses Online-Konfigurations-, Sicherheits- und Remote-Management-Tool automatisiert die Geräteverwaltung und -überwachung. Es ermöglicht denjenigen, die IoT-Implementierungen 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 Erfassungs- und Automatisierungssysteme, weshalb es eines der ersten Protokolle war, das auf der Digi XBee-Plattform 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 zu berücksichtigen, wer das Gerät ursprünglich hergestellt hat.
 
Die Funkmodule der Marke XBee von Digi bilden ein komplettes Entwicklungs- und Kommunikations-Ökosystem, das die Zeit bis zur Markteinführung verkürzt und gleichzeitig die Kosten senkt. Es umfasst Zigbee mit seinen vielen großartigen Funktionen, bietet aber auch eine Reihe anderer Protokolle, um Anwendungen abzudecken, die mehr Bandbreite, Reichweite, Mobilität, Konnektivität oder Einfachheit erfordern, als Zigbee bieten kann. Digi XBees bieten eine Standard-Schnittstelle, Programmierbarkeit, Fernkonfiguration, viele Antennenoptionen, UART- oder SPI-Host-Kommunikation, ein komplettes Ökosystem von Adaptern, Code-Bibliotheken, Konfigurationsprogrammen, Bereitstellungs- und Testprogrammen. Jede Digi XBee ist zuverlässig, sicher und auf ROI ausgelegt, was sie zur besten Wahl für eine komplette Hardware/Firmware-Lösung macht.
 

Wie Sie das richtige XBee-Modul für Ihre Anwendung auswählen

Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl des perfekten Digi XBee-Moduls? Berücksichtigen Sie die folgenden Punkte: 
  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. Protokoll: Benötigen Sie eine Schnittstelle zu anderen Anbietern in einem offenen Standard, oder ist ein geschlossenes proprietäres Netzwerk angemessen?
  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?
Erwägen Sie die drahtlose Konnektivität für einen großen Einsatz? Digi hat die Lösung für Sie. Kontakt um das Gespräch zu beginnen.
 
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