Actualizado a: 16 de abril de 2024
¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan técnicamente los dispositivos inteligentes de tu hogar? Hoy vamos a hablarte de ZigBee, el protocolo de comunicación inalámbrica utilizado en lo que se conoce como Internet de las cosas (IoT). Gracias a él podrás domotizar tu hogar y hacerlo más inteligente, controlando las luces, persianas, enchufes, calefacción y más a través de tu móvil.
¿Qué es ZigBee?
ZigBee es uno de los protocolos inalámbricos más utilizados en los hogares inteligentes. La tecnología ZigBee fue desarrollada conjuntamente por varias empresas y garantiza una comunicación fiable entre los dispositivos inteligentes para el hogar incluso a largas distancias y con un bajo consumo de energía.
La comunicación entre todos estos dispositivos interconectados es lo que se conoce como red de malla inalámbrica. Generalmente consiste en una red entre un puente ZigBee y el resto de productos ZigBee a nivel individual. Los componentes individuales no solo están conectados al puente ZigBee, sino que también se comunican entre sí.
Este estándar de comunicación cuenta con amplias ventajas y es el más utilizado actualmente debido a su bajo coste y gran alcance.
Estructura del protocolo ZigBee
ZigBee es un estándar abierto que se basa en la especificación de datos inalámbricos IEEE 802.15.4. El conjunto de protocolos ZigBee consta de varias capas, donde la base es la capa física (capa de transmisión de bits) con las funciones básicas para enviar y recibir.
Por encima de eso están la capa de control de acceso al medio (MAC, capas de acceso a los medios para configurar canales lógicos), la capa de red (NWK, capa de red) y la capa de aplicación (APL, capa de aplicación) que es personalizable. Esto permite a los fabricantes implementar sus propias adiciones a ZigBee. Como resultado, no existe un solo estándar ZigBee, sino una variedad de perfiles.
Los perfiles contienen especificaciones para determinadas aplicaciones. Los más populares son el perfil de control de iluminación ZigBee Light Link y ZigBee Home Automation para controlar dispositivos inteligentes en nuestros hogares. Otros perfiles incluyen ZigBee Building Automation, ZigBee Health Care o ZigBee Retail Services.
La variedad de perfiles afecta a la propia compatibilidad. Por ejemplo, los productos que utilizan el perfil ZigBee Light Link no pueden comunicarse directamente con los productos basados en ZigBee Home Automation. Esta es también la razón por la que, por ejemplo, muchas las lámparas LED de diferentes fabricantes que cumplen con el estándar ZigBee pueden registrarse en un Philips Hue Bridge (centro de control por radio del sistema de iluminación inteligente Hue de Philips).
Los ajustes individuales en la capa de aplicación y las diferencias en los perfiles no siempre facilitan a los usuarios combinar productos ZigBee de diferentes fabricantes. Esto funciona en casos individuales como el control de voz de Alexa en Amazon Echo Plus como centro de hogar inteligente con soporte ZigBee. Los dispositivos ZigBee, como las lámparas inteligentes Hue de Philips, también se pueden conectar a dispositivos de otras marcas a través de Apple HomeKit y Google Assistant (Google Home).
¿Cómo funciona Zigbee?
El protocolo ZigBee regula cómo los dispositivos en el hogar en red se comunican entre sí y transmiten señales. El estándar conecta productos en red entre sí en distancias cortas. La señal de radio se transmite en las bandas ISM libres de licencia a 868 MHz, 915 MHz y 2,4 GHz.
Al igual que la conectividad Bluetooth, el alcance es de entre 10 y 20 metros, según la potencia de transmisión y el entorno estructural. Aunque en condiciones ideales, teóricamente son posibles hasta 100 metros.
La velocidad de transferencia de datos máxima alcanzable es de 250 kilobits por segundo (kbit/s). Esto es significativamente más bajo que con los estándares WLAN 802.11 para la transmisión de datos multimedia a altas velocidades de datos, pero es completamente suficiente para tareas de control en el hogar inteligente y para transmitir informes de estado.
Puedes usar ZigBee en todo tipo de espacios habitables, casas y comercios. Por lo general, no hay interferencia con otros dispositivos electrónicos. Los ordenadores, las WLAN, los sistemas de alarma y los teléfonos móviles no suelen verse afectados.
Ventajas del protocolo Zigbee
ZigBee se puede utilizar de muchas maneras diferentes. Puede encender y apagar dispositivos y controlarlos, atenuar luces, automatizar persianas e implementar muchas aplicaciones de confort. También se utiliza para mediciones de sensores, sistemas de control y en el sector médico.
Debido al modo de funcionamiento de ahorro de energía, el estándar ZigBee es muy adecuado para la transmisión de datos de sensores como detectores de movimiento o de humo, y para radios que funcionan con pilas. Esto también facilita que la batería dure mucho tiempo. Algunos sensores o dispositivos funcionan durante años sin que sea necesario cambiar la batería.
Otra ventaja de ZigBee es que los dispositivos como las lámparas pueden conectarse entre sí de forma independiente (red de malla). Gracias a la comunicación entre los sensores, interruptores o luces, una red ZigBee también puede extenderse a mayores distancias. Por lo tanto, también puedes usar ZigBee en habitaciones grandes, apartamentos y casas con paredes de hormigón armado.
A modo de resumen, las principales ventajas de ZigBee son:
- Soporte para múltiples topologías de red y redes de malla.
- Larga vida de batería.
- Baja latencia.
- Espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS).
- Hasta 65.000 nodos por red.
- Encriptación AES de 128 bits para conexiones de datos seguras.
Diferencias entre Zigbee, WLAN, Z-Wave y Bluetooth
Ahora que ya conoces las principales características y ventajas de ZigBee, vamos a compararlo con otros estándares de conectividad inalámbrica.
WLAN: el estándar WLAN convencional WiFi 5 transmite datos más de mil veces más rápido que ZigBee, pero también consume mucha energía. Esto es necesario para la transmisión de video de una cámara de vigilancia inteligente debido a la gran cantidad de datos. Sin embargo, un termostato que solo envía la temperatura no requiere tanto ancho de banda y se beneficia de un estándar más económico como ZigBee.
Bluetooth: también ofrece una tasa de transferencia de datos más alta que ZigBee, pero con un alcance más corto. Por esta razón, Bluetooth domina en los auriculares y dispositivos portátiles inalámbricos que envían señales a unos pocos metros. Cuando se trata de sensores en diferentes habitaciones, ZigBee está claramente por delante.
Z-Wave: es el principal competidor de ZigBee dentro de los hogares inteligentes. El protocolo de baja energía también se utiliza para muchos sensores y lámparas, ofrece alta compatibilidad y, como ZigBee, un largo alcance gracias a las redes de malla. Sin embargo, la empresa estadounidense Silicon Labs posee los derechos de la tecnología. A diferencia de ZigBee, Z-Wave no es un estándar de código abierto y los fabricantes no pueden adaptar el protocolo.
| ZigBee | WLAN | Bluetooth 5.0 | Z-Wave | |
| Tasa de transferencia máxima | 250 Kbit/s | 1.000 – 1.300 Mbit/s (WiFi5) | 1 – 3 Mbit/s | 9,6 – 40 Kbit/s |
| Alcance | 10 – 15 metros | 50 metros | 10 metros | 30 metros |
| Rango frecuencia | 2,4 GHz | 2,4 – 2,4835 GHz 5,0- 5,7 GHz | 2.400 – 2.483 MHz | 868 MHz |
| Consumo de energía | Bajo | Alto | Bajo | Bajo |
¿Qué novedades trae ZigBee 3.0?
Con la llegada de ZigBee 3.0 obtenemos un estándar uniforme para todos los dispositivos. Se han combinado muchos perfiles diferentes bajo un mismo techo para lograr una interoperabilidad independiente del fabricante.
Debido a la estandarización, ya no necesitamos prestar atención a los perfiles de los nuevos dispositivos que compremos, ya que los sensores que están certificados con ZigBee 3.0 se complementan entre sí. Esto permite tener dispositivos de diferentes fabricantes interconectados. Solo las funciones adicionales específicas, que algunos fabricantes integran en sus productos más allá del alcance de ZigBee 3.0, continúan estando disponibles exclusivamente para algunas las marcas.
Otra gran ventaja es que ZigBee 3.0 es compatible con versiones anteriores. En pocas palabras, ZigBee 3.0 hace que las redes domésticas inalámbricas estén preparadas para el futuro, sean más convenientes, más simples y más diversas.
¿Qué tan seguro es ZigBee?
La transmisión de datos está totalmente encriptada. El cifrado utiliza el algoritmo AES-CCM con 128 bits y, por lo tanto, es a prueba de espías. Por tanto, puedes estar tranquilo a la hora de domotizar tu hogar ya que todo lo que vean y escuchen tus nuevos dispositivos será algo privado.
