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Domótica

30/11/2016

Conjunto de protocolos Zigbee ¿ La promesa de masificar la Domotica?

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Escrito por: Roberto Alvarez

Durante años la Domótica ha sido considerada por la mayoría de las personas como un juguete acaso al alcance de pocos usuarios domésticos, pero los nuevos protocolos inalámbricos de poco consumo de energía, pueden redefinir esta percepción. Entre los cuales esta el conjunto de protocolos Zigbee. nube-zigbee

¿Qué se conoce como Zigbee?

ZigBee es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal (wireless personal area network, WPAN) para su capa física.

Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. También conocido como “HomeRF Lite“.

En base a la utilización del IEEE 802.15.4 es una tecnología inalámbrica con velocidades comprendidas entre 20 kB/s y 250 kB/s, con rangos de alcance entre 10 m y 75 m. Pudiendo usar las bandas libres ISM de 2,4 GHz (Mundial), 868 MHz (Europa) y 915 MHz (EEUU).

Una red ZigBee puede estar formada por hasta 65535 elemento divididos en 255 subredes de 255 nodos, los cuales tienen la mayor parte del tiempo el trasmisor dormido con objeto de consumir menos que otras tecnologías inalámbricas. Un nodo ZigBee (tanto activo como pasivo) reduce su consumo gracias a que puede permanecer dormido la mayor parte del tiempo (incluso muchos días seguidos). Cuando se requiere su uso, el nodo ZigBee es capaz de despertar en un tiempo ínfimo, para volverse a dormir cuando deje de ser requerido. Un nodo cualquiera despierta en aproximadamente 15 ms. Además de este tiempo, se muestran otras medidas de tiempo de funciones comunes:

  • Nueva enumeración de los nodos esclavo (por parte del coordinador): aproximadamente 30 ms.
  • Acceso al canal entre un nodo activo y uno pasivo: aproximadamente 15 ms.

Esto permite que un sensor equipado con ZigBee pueda ser alimentado con dos pilas AA durante al menos 6 meses y hasta 2 años.

 zigbee-uso

  • Características principales
  • Permite el uso de diferentes tipos de topologías como: estrella, punto a punto, malla, árbol.
  • Acceso de canal mediante CSMA/CA (acceso múltiple por detección de portadora con evasión de colisiones).
  • Escalabilidad de red — Un mejor soporte para las redes más grandes, ofreciendo más opciones de gestión, flexibilidad y desempeño.
  • Fragmentación — Nueva capacidad para dividir mensajes más largos y permitir la interacción con otros protocolos y sistemas.
  • Agilidad de frecuencia — Redes cambian los canales en forma dinámica en caso que ocurran interferencias.
  • Gestión automatizada de direcciones de dispositivos – El conjunto fue optimizado para grandes redes con gestión de red agregada y herramientas de configuración.
  • Localización grupal — Ofrece una optimización adicional de tráfico necesaria para las grandes redes.
  • Puesta de servicio inalámbrico — El conjunto fue mejorado con capacidades seguras para poner en marcha el servicio inalámbrico.
  • Recolección centralizada de datos — El conjunto fue sintonizado específicamente para optimizar el flujo de información en las grandes redes.

Ventajas

  • Ideal para conexiones punto a punto y punto a multipunto
  • Diseñado para el direccionamiento de información y el refrescamiento de la red.
  • Opera en las bandas libres de ISM para conexiones inalámbricas.
  • Óptimo para redes de baja tasa de transferencia de datos.
  • Alojamiento de 16 bits a 64 bits de dirección extendida.
  • Reduce tiempos de espera en el envío y recepción de paquetes.
  • Detección de Energía (ED).
  • Bajo ciclo de trabajo – Proporciona larga duración de la batería.
  • Soporte para múltiples topologías de red: Estática, dinámica, estrella y malla.
  • Puede tener hasta 65.000 nodos en una red.(Permitiendo despliegues desde pequeños usuarios, hastas medianas infraestructuras)
  • 128-bit AES de cifrado – Provee conexiones seguras entre dispositivos.
  • Son más baratos y de construcción más sencilla.
  • Al ser inalámbricos permiten su utilización en estructuras ya  edificadas sin grandes remodelaciones.
  • La tasa de transferencia es muy baja.(lo que en domótica  resulta en una ventaja comparativa al tardar menos tiempo en enviar el paquete con los datos recolectados)
  •  

Desventajas

  • Solo manipula textos pequeños comparados con otras tecnologías.
  • Zigbee trabaja de manera que no puede ser compatible con bluetooth en todos sus aspectos porque no llegan a tener las mismas tasas de transferencia, ni la misma capacidad de soporte para nodos.
  • Aunque puede usar cualquier banda ISM, los fabricantes se concentran en realizar dspositivos en 2.4GHz al estar permisada en todo el mundo. Pero con gran cantidad de interferencias de otros protocolos que comparten la frecuencia (WIFI, bluetooth, teléfonos inalámbricos, etc…)
  • Al no definir los parámetros permitidos en la capa de aplicaciones puede generar la aparición de productos no compatibles entre si, aunque cumplan fielmente los estándares en la capa de red (Zigbee) y la capa física (IEEE 802.15.4).

Conclusiones

Seguimos viviendo un escenario donde los sistemas de control para edificios, sean residenciales (domótica) o no residenciales (inmótica), van siendo cada vez más habituales, pero viven en una sopa de protocolos y soluciones sin ganadores claros. Zigbee se presenta como un gran candidato a ser una solución predominante en el futuro entre las soluciones inalámbricas malladas multifabricante, por versatilidad y robustez. Pero ya saben que no siempre los mejores sobreviven, sino los que mejor se adaptan.



Sobre el autor

Roberto Alvarez





 
 

 
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