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ZigBee, ¿Qué es y cómo funciona?

En esta página encontrará toda la información útil y los conocimientos sobre Zigbee : uno de los principales estándares de comunicación específicos de la automatización del hogar y no sólo.

¿Estás pensando en un sistema de automatización del hogar que te permita controlar el sistema de calefacción, el sistema de seguridad o regar tu jardín, la iluminación de tu casa o algo más?

Entonces te será útil conocer ZigBee, una de las tecnologías inalámbricas más famosas en el campo de la automatización del hogar. He aquí, pues, una guía introductoria a esta norma tan extendida, un punto de referencia para los dispositivos contenidos en la red de gestión del hogar inteligente más moderno.

¿Qué es y para qué sirve?

Cada vez más a menudo hablamos de » Internet de las Cosas » (IoT), la Internet de las Cosas, que es la red que permite establecer una conexión entre los objetos cotidianos, haciendo que se comuniquen entre sí, así como con las personas.

El ejemplo más actual de IO es la automatización del hogar, y cuando hablamos de hogares inteligentes, inmediatamente pensamos en bombillas controlables desde teléfonos inteligentes, sistemas inalámbricos de vigilancia por vídeo, sistemas de calefacción a distancia y muchas otras aplicaciones de » inteligencia artificial «.

Para expresarse de la mejor manera posible, la domótica necesita protocolos adecuados para la IO, que soporten sus diferentes aplicaciones, pero los estándares tradicionales (WiFi y Bluetooth), a menudo no resultan adecuados para esta tarea, incluso (y sobre todo…) porque requieren un considerable gasto de energía. Esto se ha subsanado mediante la introducción de nuevas normas, una de las cuales es ZigBee.

Poseedor de dos cualidades muy importantes, la baja potencia y la alta fiabilidad, ZigBee se ha convertido en uno de los protocolos de referencia en el sector de la automatización del hogar, utilizado por grandes marcas y plataformas como Amazon, Google, Apple y muchos otros.

Editado por ZigBee Alliance, este estándar representa en realidad un conjunto de protocolos de comunicación que actúan mediante el uso de antenas digitales de baja potencia y bajo consumo y fue creado para sustituir a otros PAN inalámbricos más complejos y menos económicos, como el Bluetooth.

Cómo funciona

Ya sabrá que dentro de una instalación doméstica siempre hay un » dispositivo inteligente » para coordinar a otros, así como para conectar el funcionamiento de diferentes accesorios, en algunos casos equipados con nodos intermedios, delegados para la transferencia de datos.

Cuando ZigBee está presente, los objetos «inteligentes» presentes en la red dialogan entre sí utilizando las comunicaciones de esta norma, mientras que las personas modulan las diversas actividades de los dispositivos a través de teléfonos inteligentes, PC o tablets.

De esta manera se utilizan diferentes aplicaciones y software, pero el propósito de esta interacción, común a todos ellos, es iniciar conexiones inmediatas y estables, con el valor añadido de un bajo consumo.

Hay tres tipos diferentes de dispositivos ZigBee. Veamos en pocas palabras qué son y qué funciones tienen.

  • Coordinador ZigBee (ZC) : es el dispositivo «más inteligente»; dentro de una red sólo puede haber uno, puede actuar como puente entre varias redes y también actuar como «repositorio» para almacenar las claves de seguridad.
  • ZigBee Router (ZR) : estos dispositivos también pueden ser más de uno para cada red, tienen una función interlocutora, facilitando el intercambio de datos con otros dispositivos.
  • ZigBee End Device (ZED) : incluyen sólo la funcionalidad mínima de diálogo con el nodo referente (que puede ser el Coordinador o incluso uno de los Routers). Requieren la menor cantidad de memoria y, por esta razón, son más baratos que los otros dos tipos de dispositivos ZigBee.

Las principales aplicaciones de esta norma

El ZigBee estándar está diseñado para su uso en aplicaciones pertenecientes a sistemas integrados con baja velocidad de transmisión y bajo consumo de energía.

Su objetivo es definir una red de comunicación en malla, («malla») autogestionada, de alto rendimiento y fiable, aplicable a varios usos, en primer lugar la domótica.

En esta aplicación, el protocolo ZigBee permite que la red tenga un consumo reducido de recursos energéticos; al mismo tiempo, podrá funcionar durante doce años utilizando sólo la energía contenida en la batería incorporada en los nodos individuales.

En general, de hecho, los protocolos de ZigBee son capaces de minimizar el tiempo de funcionamiento del radiotransmisor, optimizando y, en consecuencia, reduciendo también el consumo de energía.

Las aplicaciones que utilizan el estándar de ZigBee Domotica son muy numerosas y sirven para gestionar todos los dispositivos «inteligentes»: por lo tanto, los sistemas de seguridad dentro y fuera de un edificio, la puesta en marcha de aparatos, la apertura y cierre de persianas, postigos y persianas, el control de la iluminación y cualquier otra actividad que pueda ser gestionada a distancia.

Incluso en los hoteles, ZigBee dispone de una útil e innovadora aplicación multitarea, a través de un dispositivo que permite la gestión de toda la habitación, desde el control de la temperatura en las diferentes habitaciones hasta el detector de ventana abierta, desde el acceso a la habitación hasta el indicador de presencia.

Ventajas y desventajas

ZigBee es un protocolo creado para satisfacer las principales necesidades de la IO:

  • Consume poca energía, por lo que dura meses o incluso años sin necesidad de cambiar la pila;
  • Permanece funcional en cualquier condición ambiental, lo que significa que su señal es capaz de atravesar obstáculos como paredes y suelos sin perder eficiencia y sin interferir con ninguna otra red inalámbrica;
  • Ofrecen la posibilidad de añadir dispositivos a la red, incluso en la medida de decenas o centenares de nuevos dispositivos, permitiendo siempre que todos los dispositivos se comuniquen entre sí.

Aunque ZigBee es una red «en malla», la señal llega (como la red «estrella» de WiFi) desde el concentrador central pero, a diferencia de lo que ocurre en este último sistema, todos los dispositivos conectados a ZigBee pueden funcionar de forma autónoma, ya que cada uno de ellos puede servir de repetidor, pasando la señal a los demás dispositivos.

Esta peculiaridad técnica hace que las redes de ZigBee sean particularmente versátiles, capaces de cubrir mayores distancias y sortear incluso obstáculos importantes, soportando incluso miles de dispositivos conectados a la red.

Su principal desventaja es que es un protocolo «abierto» que puede ser fácilmente estandarizado.

Si bien su extrema compatibilidad puede considerarse un valor añadido, desde otro punto de vista este factor puede causar problemas en la uniformidad de funcionamiento.

Los fabricantes pueden modificar algunos aspectos de los concentradores de tal manera que sólo sean compatibles con sus propios dispositivos y, por lo tanto, causar fallos en la gestión general de la red.

Reconocer qué dispositivos son compatibles

Para tener éxito, un protocolo para la automatización del hogar debe tener un gran número de productos soportados, compatibles y capaces de entrar en su sistema.

ZigBee ya cuenta con más de 3500 tipos de productos certificados para las más diversas aplicaciones. Pero no sólo: cualquier actividad doméstica que se pueda controlar a distancia con productos «certificados por ZigBee» puede ser gestionada por ZigBee. Además, los productos que utilizan el método de energía verde logran la máxima eficiencia energética, eliminando la necesidad de baterías.

A continuación se muestra una selección de productos compatibles con ZigBee.

  • Amazon Echo Plus, el altavoz «inteligente» de segunda generación, conectado a los comandos de voz de Alexa. Se puede utilizar para escuchar música en streaming y tiene un concentrador ZigBee incorporado que permite controlar varios tipos de dispositivos de automatización del hogar como bombillas, interruptores, temporizadores y llamar a cualquiera que posea un dispositivo Echo o la aplicación Alexa.
    (Disponible no sólo en Amazon, sino también en Euronics y eBay).
  • Philips Hue, las más famosas bombillas LED del mercado: equipadas con un control de atenuación, pueden ser controladas a distancia a través de un smartphone y se ofrecen tanto en el mercado digital como en las tiendas físicas. (Rastreable en Amazon, Unieuro, Monclick, MediaWorld, Euronics, eBay.)
  • Osram Lightify, siempre en el tema de la iluminación inteligente, una amplia gama de productos de calidad, en la que se pueden encontrar no sólo bombillas, sino también enchufes, interruptores y sensores de movimiento, así como tiras de LED y lámparas de araña.
    (a la venta en tiendas físicas concesionarias de Osram y en línea en Amazon)
  • Xiaomi Aqara, un sensor inteligente que detecta datos de temperatura, humedad y presión atmosférica ambiental en tiempo real. Se puede configurar a través de un teléfono inteligente para emitir señales cuando se superan los umbrales críticos. También puede combinarse con un aparato de aire acondicionado o de calefacción para establecer su funcionamiento. (ofrecido en Amazon y eBay).
  • Ikea Tradfri, un control remoto inteligente que permite el control completo del sistema de iluminación dentro y fuera de la casa. Gracias al protocolo ZigBee y a la aplicación Tradfri, puede manejar hasta 10 fuentes de luz LED. (a la venta en Amazon).

Conclusiones y consideraciones finales

La ZigBee Alliance está compuesta hoy en día por un grupo de fabricantes de dispositivos de comunicación considerados baratos, muy fiables y caracterizados por unos interesantes requerimientos energéticos, así como por un estándar de consumo muy bajo.

Creado a finales de los 90 para superar la inadecuación del Bluetooth para cierto tipo de aplicaciones, ZigBee fue diseñado como la versión barata y ecológica de la clásica red inalámbrica personal. Sin embargo, en la actualidad, los protocolos de ZigBee encuentran aplicación práctica incluso en situaciones muy distintas de las que satisfacen los dispositivos Bluetooth, por lo que no interfieren en la dinámica del mercado de estos últimos.

Una «abejita furiosa» al servicio de la domótica, por lo tanto, con su propio espacio vital y una mayor funcionalidad, que promete márgenes de aplicación siempre nuevos.

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