Zigbee, La tecnología inalámbrica más utilizada. Funcionamiento y características.

Hoy en día, las personas buscamos la comodidad y la seguridad en nuestro hogar. Buscamos que los sistemas inteligentes de nuestra vivienda nos aporten confort, seguridad y un consumo eficiente de la energía, a esto se le llama domótica. Con la aparición de la gran cantidad de dispositivos domóticos que podemos encontrar ahora en el mercado, la palabra domótica ha ido evolucionando muy rápidamente y encontramos términos como «internet de las cosas» y más comúnmente «hogar inteligente» o «smart home«.

La aparición de las tecnologías inalámbricas, consiguió que se abarataran costes tanto en dispositivos como en instalación, ya que no necesitan de obras en casa. Esto hizo que la gente empezara a consumir mucho este tipo de productos. Por tanto, las tecnologías inalámbricas mejoran a pasos agigantados, cada vez tenemos mejor Wifi en los hogares y las conexiones bluetooth cada vez consumen menos recursos. Estas tecnologías inalámbricas son las más conocidas por todos los usuarios, pero existen otras tecnologías inalámbricas que mejoran  las anteriores en algunos aspectos y hacen que todo el sistema domótico de un hogar mejore, facilitando su uso y la interacción con el usuario. En este articulo hablaremos de una de ellas, Zigbee.

¿Qué es Zigbee?

Vamos a explicar lo que engloba el termino Zigbee. Zigbee es el nombre de una especificación de un protocolo de comunicaciones inalámbrica de alto nivel, que fue creado por un grupo de trabajo formado por diferentes empresas (Samsung, Ikea o Amazon, entre otras) y llamado Zigbee Alliance.

Zigbee se basa en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (WPAN). Su aplicación es requerida para comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y alargar al máximo la vida útil de las baterías. 

El principal ámbito de uso de esta tecnología es la domótica y más particularmente para hogares, debido a que tienen unas características que ayudan a ello y son las siguientes:

  • Bajo consumo.
  • Tamaño reducido y fácil integración con otros dispositivos.
  • Tipología de red tipo mesh (red mallada).
  • Coste bajo.

Gracias a estas características, Zigbee se ha posicionado como una de las mejores opción inalámbricas para llevar a cabo proyectos de domótica.

Características principales

  • Tecnología inalámbrica inteligente que funciona a una frecuencia de 2,4Ghz (banda ISM).
  • Protocolo inalámbrico estandarizado para poder comunicar entre si a dispositivos de varios fabricantes.
  • Red mesh (red en malla).
  • Dispositivos económicos.
  • Cifrado seguro AES de 128 bits.
  • Consumo reducido y larga duración de batería.
  • Alcance de 10-20 metros en interior y 75-300 en exterior.
  • Tamaño reducido.
  • Conexión IP con el controlador para control del sistema.

Funcionamiento: Red Mesh ( Red en malla)

Los diferentes dispositivos Zigbee pueden utilizar diferentes topologías de red, como son red en estrella (el coordinador se sitúa en el centro), red en árbol (el coordinador será la raíz del árbol) o red en malla que es la más comúnmente usada y que explicamos a continuación.

Red mallada zigbee

Una topología de red tipo mesh o en malla, esencialmente está basada en que un dispositivo Zigbee puede estar conectado a su vez a otro dispositivo Zigbee, que haga las funciones de «router» o «repetidor» entre el controlador y el dispositivo final, es decir, a parte de enviar señales al emisor, también pueden repetir las señales y las reenvían a otros dispositivos de la red, que estén en su rango de alcance. Al mismo tiempo, esos dispositivos pueden transmitir esas señales a otros dispositivos, con esto conseguimos un mayor alcance  y una mayor fiabilidad que con las otras topologías de red mencionadas, ya que el alcance de los nodos Zigbee suele estar entre 10-20 metros en interior.

Con esta topología de red, se asegura la comunicación entre todos los nodos, ya que siempre tenemos un camino para seguir transmitiendo las señales, esto es debido a que tenemos múltiples routers. Si un nodo que hace las funciones de router cae, siempre tendremos otro camino para llevar la señal al coordinador, que es el que dirige el paso de mensajes entre cada nodo de la red mallada.

Tipos de dispositivos Zigbee

Al utilizar tipología de red tipo mesh o malla, permite a los nodos actualizar de forma dinámica su enrutamiento, por lo que son redes robustas y eficaces. Los dispositivos dentro de una red mesh Zigbee puede tomar los siguientes roles:

  • Coordinador: Es el dispositivo que realiza las funciones de inicio, control y enrutamiento de paquetes dentro de la red. Es un nodo único en la red y ejerce un papel clave en las funciones de gestión de seguridad de la red, actuando como Trust Center. Para el resto de dispositivos representa el origen de confianza encargado de transmitir las claves de seguridad para cifrar las comunicaciones en la red.
  • Router: Su función es la de enrutar las comunicaciones y paquetes entre los diferentes dispositivos, que estén a su alcance en la red.
  • End Device: Los dispositivos finales son los que únicamente se comunican con un nodo padre, ya sea un router o el propio coordinador y no pueden gestionar otro dispositivos finales.

Dispositivos Zigbee

Fabricantes de dispositivos Zigbee

En la actualidad existen infinidad de fabricantes que se han decantado por fabricar dispositivos con la tecnología Zigbee. Entre ellos encontramos fabricantes como Xiaomi, Philips, Ikea, LG, Samsung, Amazon, Belkin, Osram, entre muchos otros

En este apartado destacamos al fabricante Xiaomi por la gran variedad de dispositivos que incluyen el protocolo Zigbee para nuestro Smart Home, aqunque cada vez más fabricantes utilizan esta tecnología.

Fabricantes Zigbee

Conclusión

Según hemos analizado, Zigbee es un potente y, sobre todo, rentable protocolo de comunicación inalámbrico para una Smart Home. Tiene múltiples ventajas con respecto a otros protocolos como pueden ser Bluetooth o Wifi, ya que suelen ser dispositivos más económicos y eficientes con la energía consumida , con lo que ganamos tiempo de vida de las baterías. También suelen ser dispositivos más baratos que los dispositivos que utilizan el protocolo Z-Wave.

Existen muchos fabricantes que se encargan de que exista casi cualquier tipo de dispositivo, para que nuestro hogar o incluso lugar de trabajo, sea un lugar en el que disfrutemos de la domótica de forma segura y cómoda.

Zigbee tiene, en cambio, la «pega» de que los dispositivos tienen un alcance algo corto, si lo comparamos con otros protocolos como puede ser Z-Wave, siendo por esto su uso principal un hogar.

En definitiva, Zigbee es una de las mejores opciones para una Smart Home, ya que cumple la premisa de ser una red segura y tienes un amplio ecosistema de dispositivos para poder hacer de tu hogar una casa inteligente y confortable.

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Un comentario en «Zigbee, La tecnología inalámbrica más utilizada. Funcionamiento y características.»

  • el 3 de septiembre de 2021 a las 18:54
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    Qué interesante, muchas gracias por el aporte!

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