Zigbee, ahorra con la domótica a bajo costo

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. 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.

¿Para qué se utiliza Zigbee?

Se trata de un conjunto de protocolos de comunicación entre dispositivos, como podemos hacer con WiFi o Bluethooth, especialmente diseñada para el IoT (Internet Of Things, es decir, Internet de las cosas). Tienen un consumo mucho menor, así como un hardware más sencillo que permite abaratar los costes. Además, los dispositivos conectados, pueden ser de batería o pila ya que el consumo es mínimo.

En principio, el ámbito donde se prevé que esta tecnología cobre más fuerza es en domótica. La razón de ello son diversas características que lo diferencian de otras tecnologías:

• Su bajo consumo.
• Su topología de red en malla.
• Su fácil integración (se pueden fabricar nodos con muy poca electrónica).

Sincronizar todos los principales dispositivos inteligentes del hogar no es fácil, y requiere un lenguaje común para unir una gran cantidad de tecnología de diferentes fabricantes. Ahí es donde entra Zigbee.

Se espera que los módulos ZigBee sean los transmisores inalámbricos más baratos de la historia y, además, producidos de forma masiva. Tendrán un costo aproximado de alrededor de los 6€, y dispondrán de una antena integrada, control de frecuencia y una pequeña batería. Ofrecerán una solución tan económica porque la radio se puede fabricar con muchos menos circuitos analógicos de los que se necesitan habitualmente.

Green Power es la última característica para el conjunto ZigBee PRO que elimina la necesidad de batería. Estos dispositivos self-supporting generan la suficiente energía para poder comunicar un comando breve. Por ejemplo, un switch de iluminación sin batería capta la energía del proceso “on / off”. Esta alimentación se captura para enviar el comando a la red y obtener la iluminación más adecuada en cada momento.

“La ausencia de baterías es el próximo paso en el Hogar Digital, donde los switches y los sensores de toda la casa se encuentran interconectados, pero sin la “responsabilidad” de mantener las pilas cargadas”, destaca Cees Links, fundador y CEO de GreenPeak Technologies.

¿Cómo funciona Zigbee?

Los dispositivos inteligentes conectados a Zigbee se comunican entre sí mediante un transceptor de radio. El chip funciona con el protocolo IEEE 802.15.4, a más de 2,4 GHz, la misma banda utilizada por Wi-Fi y Bluetooth. 

A diferencia del WiFi, el alcance de Zigbee es más corto, de unos 10-20 metros en interiores porque usa menos energía, lo que provoca un aumento considerable en la vida de la batería de los dispositivos Zigbee. Esto conlleva que cada dispositivo tendrá que estar conectado a al menos otros dos dispositivos ZigBee. De esta forma, casi siempre se le proporciona una conexión estable y puede extender sin esfuerzo el alcance de su red.

Si falla uno de los sensores o dispositivos ZigBee en su red, otros sensores o dispositivos pueden asumir la funcionalidad y garantizar que la red permanezca estable e intacta:

• Los dispositivos Zigbee pueden enviar y recibir datos de otros dispositivos Zigbee
• Múltiples dispositivos pueden estar conectados a un solo hub
• Zigbee ofrece una comunicación de dispositivo a dispositivo, transmitiendo mensajes para un mayor alcance efectivo

Red malla

La funcionalidad de Zigbee no sería posible sin una red malla. Se trata de una red en la que múltiples dispositivos conectados a dicha red asumen el papel de un router, o repetidor. En lugar de solo enviar señales al emisor, repiten las señales y las reenvían a los otros dispositivos de la red que estén dentro del alcance. Estos, a su vez, también pueden transmitir las señales. Este “salto de señal” da a las redes en malla más alcance y más fiabilidad que las tradicionales redes en estrella.

Tampoco tiene límite sobre cuántos productos o dispositivos pueden hablar (comunicarse) juntos o cuántos «saltos de malla» puede hacer una señal, siendo además la comunicación bidireccional, es decir, no sólo puedes enviar instrucciones a un dispositivo, sino que puedes solicitar información del dispositivo al propio aparato.

Por ejemplo: puedes configurar el termostato para que se ajuste a 24 grados y se le puede preguntar si lo ha hecho; o una lámpara ZigBee con un sensor puede “ver” que se está oscureciendo y luego encenderse.

Estructura de una red Zigbee

Como se ha mencionado anteriormente, las redes ZigBee permiten trabajar con una topología de red tipo malla. Esta topología permite a los nodos actualizar de forma dinámica la tabla de rutas, lo que aporta robustez y eficacia a la red. Un nodo dentro de una red ZigBee puede tener los siguientes roles:

• Coordinador: es un nodo único y es el encargado de crear la red. Sirve como punto central de la red, donde se pueden establecer los permisos, permitir el acceso a otros dispositivos y coordinar tu Red de Área Personal (PAN). Si usas un hub, también es el lugar donde conectar tus dispositivos a la web y a las aplicaciones.
• Router: su función es comunicarse con todos los demás dispositivos en el rango de la red y «repiten» la señal de la red.
• End Device: Estos nodos representan los dispositivos más sencillos de la red. Este dispositivo es muy simple y no repite ni reenvía las señales. Los dispositivos finales o de función reducida solo hablan con los repetidores y coordinadores. Además, pueden entrar en modo de bajo consumo, o sleep, para alargar la vida de la batería, volviéndose a conectar tan solo cuando es necesario.

Las ventajas de utilizar Zigbee en un hogar inteligente

Zigbee tiene una generosa lista de ventajas que ofrecer a sus consumidores: 

• Mejor control remoto: Si utilizas un control remoto, puedes apuntarlo a cualquier lugar para activar el dispositivo conectado. Aún así, lo ideal sería tener un hub inteligente porque los hubs permiten conectar la red Zigbee a la web y así poder utilizar, por ejemplo, el móvil como control remoto, configurar la automatización y controlar tus dispositivos cuando no estás en casa.
• Conectar con la nube: Zigbee se conecta a internet a través del hub mencionado, lo que significa que puedes controlar dispositivos con aplicaciones en dispositivos móviles, de nube o de escritorio. También implica la recopilación del uso de datos, la configuración de la automatización y la opción de invitar a múltiples usuarios que puedan controlar los mismos dispositivos.
• Seguro: utiliza claves de cifrado AES de 128 bits, de forma similar a su principal competidor, Z-Wave. Esto, sumado a las señales de corto alcance, hacen que Zigbee sea seguro. Sin embargo, la mayoría de los sistemas domóticos del hogar tienen niveles similares de seguridad. Por lo que a parte de ser una ventaja favorable, es algo “obligatorio” para estas tecnologías.
• Redes estables: los dispositivos Zigbee se redirigen automáticamente cuando un dispositivo de la red se apaga. Es decir, la red no se apagará porque accidentalmente hayas apagado manualmente la luz, a menos que esa luz sea el único vínculo entre tu red y el resto de los dispositivos de la casa. 
• Múltiples dispositivos: tiene un soporte que permite la conectividad entre muchos dispositivos en una sola red, por lo que nunca se necesitará más de un hub inteligente. 
• Consumo de energía eficiente: estos dispositivos utilizan muy poca energía cuando están en modo de espera, lo que reduce enormemente el consumo de electricidad y mejora la duración de la batería cuando es oportuno.
• Rentable: los dispositivos Zigbee, como hemos mencionado antes, son bastante asequibles, en comparación con otros protocolos de automatización. 

Si estas interesado en más información www.zigbee.org

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