ZigBee
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ZigBee es un protocolo de comunicaciones inalámbrico, similar al bluetooth, y basado en el estándar para redes inalámbricas de area personal (WPANs) IEEE_802.15.4. Surge del fruto de una alianza, sin ánimo de lucro, de más de 100 empresas, la mayoría de ellas fabricantes de semiconductores, con el objetivo de conseguir el desarrollo e implantación de una tecnología inalámbrica de bajo coste.
Destacan empresas como Invensys, Mitsubishi, Honeywell, Philips y Motorola que trabajan para crear un sistema estándar de comunicaciones, vía radio y bidireccional. Los miembros de esta alianza justifican el desarrollo de este estándar para cubrir el vacío que se produce por debajo del Bluetooth.
Principalmente, el ámbito en el que se usará será la domótica, debido a su bajo consumo, su sistema de comunicaciones vía radio (con topología MESH) y su fácil integración (se pueden fabricar nodos con muy poca electrónica).
ZigBee es muy similar al Bluetooth pero con algunas diferencias:
- Una red ZigBee puede constar de un máximo de 255 nodos, frente a los 8 máximos de una red Bluetooth.
- Menor consumo eléctrico que el ya de por sí bajo del Bluetooth. En términos exactos, ZigBee tiene un consumo de 30ma transmitiendo y de 3ma en reposo, frente a los 40ma transmitiendo y 0.2ma en reposo que tiene el Bluetooth. Este menor consumo se debe a que el sistema ZigBee se queda la mayor parte del tiempo dormido, mientras que en una comunicación Bluetooth ésto no se puede dar, y siempre se está transmitiendo y/o recibiendo.
- Tiene un ancho de banda de 250 kbps, mientras que el bluetooth tiene 1 Mbps.
- Debido al ancho de banda de cada uno, uno es más apropiado que el otro para ciertas cosas. Por ejemplo, mientras que el Bluetooth se usa para aplicaciones como el Wireless USB, los teléfonos móviles y la informática casera, el ancho de banda del ZigBee se hace insuficiente para estas tareas, desviándolo a usos tales como los controles remotos, los productos dependientes de la batería, los sensores médicos, y en artículos de juguetería, en los cuales la transferencia de datos es menor.
- Existe una versión que integra el sistema de radiofrecuencias característico de Bluetooth junto a interfaz de transmisión de datos vía infrarroja desarrollado por IBM mediante un protocolo ADSI y MDSI.
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[editar] Tipos de dispositivos
- Coordinador de red: es el encargado de mantener en todo momento el control del sistema. Es el más complejo de todos los dispositivos, ya que necesita memoria y capacidad de computación.
- Dispositivo de función completa (FFD): es capaz de recibir mensajes del estándar 802.15.4. Puede funcionar como un coordinador de red. Gracias a la memoria adicional y a la capacidad de computar, es ideal para funcionar como Router o para ser usado en dispositivos de red que actúen de interface con los usuarios.
- Dispositivo de función reducida (RFD): tiene capacidad y funcionalidad limitadas (especificada en el estándar) con el objetivo de conseguir un bajo coste y una gran simplicidad. Básicamente, son los sensores/actuadores de la red.
[editar] Características del sistema
Bandas en las que opera: 2.4 Ghz (mundial), 915 MHz (EEUU) y 868 MHz (Europa).
Métodos de transmisión: DSSS, se focaliza en las capas inferiores de red (Física y MAC).
Velocidad de transmisión: 20 kbit/s por canal.
Rango: 10 y 75 metros.
Para conseguir desarrollar este sistema, un grupo de trabajo formado por varias industrias (www.ZigBee.org), está desarrollando el estándar que especificará todo lo relacionado con esta tecnología. Dicha alianza de empresas, está trabajando con el IEEE para asegurar una integración, completa y operativa. La alianza ZigBee también servirá para probar los dispositivos que se creen con esta tecnología.
[editar] Estrategias de conexión de los dispositivos en una red Zigbee
Las redes ZigBee han sido diseñadas para conservar la potencia en los nodos ‘esclavos’. De esta forma se consigue el bajo consumo de potencia. La estrategia consiste en que, durante mucho tiempo, un dispositivo "esclavo" está en modo "dormido", de tal forma que solo se "despierta" por una fracción de segundo para confirmar que está "vivo" en la red de dispositivos de la que forma parte. Esta transición del modo "dormido" al modo "despierto" (modo en el que realmente transmite), dura unos 15ms, y la enumeración de "esclavos" dura alrededor de 30ms.
En las redes Zigbee, se pueden usar dos tipos de entornos o sistemas:
[editar] Con balizas
Es un mecanismo de control del consumo de potencia en la red. Permite a todos los dispositivos saber cuándo pueden transmitir. En este modelo, los dos caminos de la red tienen un distribuidor que se encarga de controlar el canal y dirigir las transmisiones. Las balizas que dan nombre a este tipo de entorno, se usan para poder sincronizar todos los dispositivos que conforman la red, identificando la red domótica, y describiendo la estructura de la "supertrama". Los intervalos de las balizas son asignados por el coordinador de red y pueden variar desde los 15ms hasta los 4 minutos.
Este modo es más recomendable cuando el coordinador de red trabaja con una batería. Los dispositivos que conforman la red, escuchan a dicho coordinador durante el "balizamiento" (envío de mensajes a todos los dispositivos -broadcast-, enre 0,015 y 252 segundos). Un dispositivo que quiera intervenir, lo primero que tendrá que hacer es registrarse para el coordinador, y es entonces cuando mira si hay mensajes para el. En el caso de que no haya mensajes, este dispositivo vuelve a "dormir", y se despierta de acuerdo a un horario que ha estrablecido previamente el coordinador. En cuanto el coordinador termina el "balizamiento", vuelve a "dormirse".
[editar] Sin balizas
Se usa el acceso múltiple al sistema Zigbee en una red punto a punto cercano. En este tipo, cada dispositivo es autónomo, pudiendo iniciar una conversación, en la cual los otros pueden interferir. A veces, puede ocurrir que el dispositivo destino puede no oír la petición, o que el canal esté ocupado.
Este sistema se usa típicamente en los sistemas de seguridad, en los cuales sus dispositivos (sensores, detectores de movimiento o de rotura de cristales), duermen prácticamente todo el tiempo (el 99,999%). Para que se les tenga en cuenta, estos elementos se "despiertan" de forma regular para anunciar que siguen en la red. Cuando se produce un evento (en nuestro sistema será cuando se detecta algo), el sensor "despierta" instantáneamente y transmite la alarma correspondiente. Es en ese momento cuando el coordinador de red, recibe el mensaje enviado por el sensor, y activa la alarma correspondiente. En este caso, el coordinador de red se alimente de la red principal durante todo el tiempo.
[editar] Futuro
Se espera que los módulos ZigBee sean los transmisores inalámbricos más baratos de la historia, y además producidos de forma masiva. Tendrán un coste aproximado de alrededor de los 2 euros, 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.
