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::: ZigBee.... y la Domótica! - Parte 1 :::
 


El ZigBee se convierte en los cimientos necesarios para la domótica mas racional y con mas sentido común, su bajo consumo, su sistema de comunicaciones vía radio (con topología MESH), su integración que permite fabricar nodos con muy poca electrónica, y el hecho de que ya tengamos en la calle la Zigbee v1.0, lo hacen posible.
El estándar de ZigBee proporciona la red de comunicaciones, la seguridad con algoritmos empotrados, y los servicios de apoyo para aplicaciones que operan encima de la capa IEEE 802.15.4, el Control (MAC) y la capa física (PHY), y una topología de red tan variada como aplicaciones pudieran ser imaginadas, claro está que la topología elegida debe ser la mas apropiada para la aplicación final buscada.

Para las aplicaciones de domótica y sin temor a dudas la topología debe ser la de malla
(MESH), sin olvidar algunas aplicaciones especificas que obligaran a tener en cuenta (estrellas o arboles ), configurando un híbrido de topología.

La interoperabilidad, mientras ZigBee es un estándar abierto, no debemos olvidar que no existe una definición completa y especifica de como acometer desarrollos con los productos que vamos a necesitar, por lo que se puede caer en el error de pensar que todo lo que saldrá al mercado de la domótica va a ser compatible con cada uno de todos los posibles desarrollos que salgan de terceros y nada mas lejos de la realidad, esto solo ocurriría si se tuviese un consenso entre como se deben de comportar cada uno de los nodos diseñados para un uso especifico, y eso no va a ocurrir, no al menos a nivel internacional, aunque si que vamos a encontrar en la alianza unos perfiles públicos ( p.ej.. los nodos destinados a iluminación o HVAC..) que, seguidos a pie juntillas, aseguran la compatibilidad entre fabricantes distintos.

La posibilidad de cerrar perfiles privados puede llevarnos a sistemas zigbee tan cerrados como el EIB en cable (supuesto estándar que solo esta al abasto de ciertos fabricantes y que obliga a pagar por ello cuando se quiere desarrollar algo), otra cosa es que alguna de las empresas de la alianza empiece a liderar sectores determinados de mercado (cosa que nadie ha hecho en Domótica todavía) y en ese caso el perfil privado puede ser la piedra roseta de un estándar de uso (siempre estará el tema de royalties, pero ese es un mal menor si el producto tiene una verdadera penetración en el mercado, o sea es un estándar real).

El consejo es ceñirse a los perfiles públicos lo más posible e ir añadiendo solo aquellos perfiles (privados) de lo que no encontramos (siempre y cuando uno pueda pagar la membresía en la alianza y le asignen un Id para su perfil)....buena estrategia seria liberar el código a terceros de esos perfiles privados que vayamos conformando...esto al menos nos asegura que no seremos los únicos y la apertura de código siempre a medio/largo plazo es una buena estrategia de ventas, bien, siempre y cuando uno no quiera convertirse en el MicroDOMOsoft de la domótica.

La capa de transporte también la deja zigbee en manos de los distintos fabricantes de chipsets por lo que siempre será más fácil desarrollar en monocolor y estar al tanto de quien de todos acaba vendiendo mas chipsets con su electrónica y sus definiciones.

La seguridad ya viene implícita en el Zigbee por lo que no nos dará dolor de cabeza desarrollar sabiendo que podemos usar AES 128 bits y el 802.15.4, que tipo de seguridad elijamos será una decisión nuestra y esto dependerá del uso de las comunicaciones a tratar....en Domodesk abogamos por hacer paquetes de transmisión livianos ( seguridad bien balanceada...no extrema) y dejar para las capas de aplicativos de software el sello o triquiñuelas para que nuestro sistema no sea pasto del dominio publico (es decir , que las transmisiones del cliente en su hogar sean al menos tan seguras como su puerta blindada o alarma conectada).

El concepto de "TRUST CENTER" y la asignación de claves en zigbee nos dejara el camino limpio para desarrollar seguros en Zigbee.

Ni que decir tiene que Zigbee nos deja el camino alisado para el tema de RF pero aun así habrá que disponer de un micro, llámese DSP, microcontrolador, etc., para hacerlo servir en nuestro cábalas de sistema, pensamos que el mercado empezara a sacar ofertas de chips "todo en uno" que hará mas fácil el desarrollo (freescale ya tiene uno!!).

Zigbee esta servido y en Ericsson (Fortaleza Bluetooth) ya hace tiempo que hablan de un Bluetooth light para hacerle frente (no pensamos que tengan nada que hacer en el terreno de lo nuestro, la domótica).

En Domodesk fuimos los primeros ya hace algunos años en hablar de este Zigbee (zumbido de abejas) en nuestra DOMOLISTA y tambien colaboramos en un proyecto, hasta el día de la fecha frustrado por razones políticas, llamado por nosotros OSIRIS RF, y de igual manera que en los primigenios tiempos del Bluetooth, se corre el riesgo de ensalzarlo demasiado sin tan siquiera haber puestos los pies en tierra, seamos cautos, al menos los periodistas, ZIGBEE es una buena tecnología para la Domótica, pero hace falta que los que se pongan a hacer cosas sean también buenos en aplicarla, y eso esta aun por verse. Ah, por cierto, el tema de la homologación pasa por el TÜV.

Introducción a Zigbee

ZigBee es una alianza, sin ánimo de lucro, de más de 100 empresas, la mayoría de ellas fabricantes de semiconductores, con el objetivo de auspiciar el desarrollo e implantación de una tecnología inalámbrica de bajo coste.

Destacan empresas como Invensys, Mitsubishi, Honeywell, y Freescale que trabajan para crear un sistema estándar de comunicaciones, vía radio y bidireccional, para usarlo dentro de dispositivos de domótica, automatización de edificios (inmótica), control industrial, periféricos de PC, juguetería, sensores médicos. Los miembros de esta alianza justifican el desarrollo de este estándar para cubrir el vacío que se produce por debajo del Bluetooth.

¿Zigbee es válido para Domótica?

Durante los últimos años, hemos vivido una gran expansión de dispositivos de control remoto en nuestra vida diaria. Hace unos años, los mandos de TV por infrarrojos eran los únicos dispositivos de control remoto en nuestros hogares. Ahora nos quedamos sin dedos de la mano para contar todo lo que podemos controlar remotamente en nuestra casa: la TV, cadena de música, aire acondicionado, DVD, video, cámara digital, Home Cinema, Satelite, abrir las puertas del coche, el mando del garaje, la alarmas.

Para interactuar remotamente con todos estos dispositivos, necesitamos trabajar con un solo estándar para poder tenerlos todos bajo una misma red, específicamente en nuestro hogar. Uno de los protocolos más prometedores es ZigBee, basado en el estándar IEEE 802.15.4. Con este artículo pretendemos que conozcas que es ZigBee, como funciona y por qué es uno de los futuros de la domótica a nivel mundial.

Pero hasta entonces, se han creado nuevas redes Wireless, como Wi-Fi, Bluetooth, y otras venideras WiMAX, USB inalámbrico, etc. En la tabla 1 representamos una comparativa de las tres tecnologías mas conocidas y ya en proceso de expansión. Las cámaras Wireless, destacadas por el control remoto, son un ejemplo de cómo se pueden aplicar estas tecnologías para la domótica y el control de áreas. Pero el problema es que estas tecnologías no satisfacen los requerimientos de la Domótica, porque su arquitectura no pensó en ello cuando fueron creadas, y por otras razones.

Estándar Ancho de Banda Consumo de potencia Ventajas Aplicaciones
Wi-Fi Hasta 54Mbps 400ma transmitiendo, 20ma en reposo Gran ancho de banda Navegar por Internet, redes de ordenadores, transferencia de ficheros
Bluetooth 1 Mbps 40ma transmitiendo, 0.2ma en reposo Interoperatividad, sustituto del cable Wireless USB, móviles, informática casera
ZigBee 250 kbps 30ma transmitiendo, 3uA en reposo Batería de larga duración, bajo coste Control remoto, productos dependientes de la batería, sensores , juguetería, alarmas, etc.

Tabla 1: Comparativa de tecnologías Wireless

Si echamos un vistazo en la clase de comunicaciones que se producen en una red de sensores o actuadores, podemos encontrar que muchas de estas comunicaciones se realizan con pequeños paquetes de datos: para enviar información de un sensor (por Ej., activado = detecta humo), o simplemente para controlar el estado de los sensores. Además de ser paquetes pequeños de información, la gran mayoría de los dispositivos pueden estar ‘dormidos’ hasta que envíen la información (porque no ocurre nada) y activarse al detectar algo.

Las principales características de estos sensores son:

• Un consumo de potencia extremadamente bajo.
• La posibilidad de estar ‘dormidos’ durante grandes periodos de tiempo.
• Su sencillez.
• Su bajo coste.

Un sistema domótico ha de poder controlar diferentes configuraciones: en estrella, bus para poder cubrir el área de una casa, y sobre todo la configuración MESH (rejilla) que nos permitirá no depender del rango.

¿Qué características tiene la tecnología Zigbee?

ZigBee, también conocido como "HomeRF Lite", es una tecnología inalámbrica con velocidades comprendidas entre 20 kB/s y 250 kB/s y rangos de 10 m a 75 m. Puede usar las bandas libres ISM de 2,4 GHz, 868 MHz (Europa) y 915 MHz (EEUU).
Una red ZigBee puede estar formada por hasta 255 nodos los cuales tienen la mayor parte del tiempo el transceiver ZigBee dormido con objeto de consumir menos que otras tecnologías inalámbricas. El objetivo, es que un sensor equipado con un transceiver ZigBee pueda ser alimentado con dos pilas AA durante al menos 6 meses y hasta 2 años.

Como comparativa, la tecnología Bluetooth es capaz de llegar a 1 MB/s en distancias de hasta 10 m operando en la misma banda de 2,4 GHz, sólo puede tener 8 nodos por celda y está diseñado para mantener sesiones de voz de forma continuada, aunque pueden construirse redes que cubran grandes superficies ya que cada ZigBee actúa de repetidor enviando la señal al siguiente, etc.

Se espera, que los módulos ZigBee sean los transmisores inalámbricos más baratos jamás producidos de forma masiva, dispondrán de una antena integrada, control de frecuencia y una pequeña batería. ZigBee ofrece una solución tan económica porque la radio se puede fabricar con muchos menos circuitos analógicos de los que se necesitan habitualmente.
Al igual que Bluetooth, el origen del nombre es un poco rebuscado, pero la idea vino de una colmena de abejas pululando alrededor de su panal y comunicándose entre ellas, algo así como la comunicación que se produce con el zumbido de las abejas.
 
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