Tabla de contenido:
El principio de la tecnología Zigbee.
Características técnicas de ZigBee.
Bandas de frecuencia y velocidades de datos de ZigBee
Aplicación de la tecnología Zigbee
Introducción a Zigbee
En la era digital actual, el rápido desarrollo de Internet de las cosas (IoT) ha traído muchas comodidades a nuestras vidas. En el proceso de lograr la interconexión e interoperabilidad entre varios dispositivos inteligentes, la tecnología de comunicación inalámbrica juega un papel clave. La tecnología Zigbee, como tecnología de comunicación inalámbrica con bajo consumo de energía y baja velocidad de transmisión de datos, se ha convertido en la primera opción para muchas aplicaciones de IoT.
La palabra Zigbee proviene de que cuando una colonia de abejas descubre la ubicación del polen, realiza una danza en forma de ZigZag para informar a sus compañeras para que intercambien información. Se puede decir que un animal pequeño logra la comunicación “inalámbrica” de forma sencilla. La gente usa esto para referirse a una tecnología de comunicación de red inalámbrica de corto alcance que se centra en el bajo consumo de energía, el bajo costo, la baja complejidad y la baja velocidad, que también contiene este significado.
Qué es Zigbee?
La tecnología ZigBee se considera una de las tecnologías de comunicación que tiene más probabilidades de cambiar nuestras vidas actuales, como WiFi y Bluetooth. ZigBee es una tecnología que permite que algunos dispositivos, especialmente los sensores, accedan a Internet.
En los campos del control domótico y de la telemetría industrial y el control remoto, existe una demanda cada vez mayor de comunicación de datos inalámbrica, y esta transmisión de datos inalámbrica debe ser altamente confiable y resistente a diversas interferencias electromagnéticas en el sitio.
El estándar ZigBee fue creado por ZigBee Alliance (ahora rebautizada como Connectivity Standards Alliance, CSA), que incluye a muchas de las empresas tecnológicas líderes en el mundo, como Philips, Mitsubishi Electric, Epson, Texas Instruments, etc. Fundada en 2002, la Alianza es una organización global sin fines de lucro.
ZigBee es una tecnología de comunicación inalámbrica de corta distancia desarrollada en base al protocolo IEEE802.15.4. Tiene un bajo consumo de energía y la industria lo considera el método inalámbrico más probable para ser utilizado en situaciones de control industrial. Zigbee es una plataforma de red de transmisión de datos inalámbrica compuesta por hasta 65.000 módulos de transmisión de datos inalámbricos. Dentro de toda la red, cada módulo de transmisión de datos de la red Zigbee puede comunicarse entre sí y la distancia entre cada nodo de la red puede ser de expansión ilimitada estándar de 75 m.
El principio de la tecnología Zigbee.
La tecnología Zigbee es un protocolo de comunicación inalámbrica basado en el estándar IEEE 802.15.4. Adopta el concepto de diseño de bajo consumo de energía y baja velocidad de transmisión de datos, centrándose en comunicaciones inalámbricas de corta distancia y baja complejidad. La red Zigbee consta de un coordinador (Coordinator) y múltiples dispositivos finales (End Devices), que se comunican a través de canales inalámbricos. Zigbee adopta un modo de suspensión de bajo consumo de energía, que puede entrar en un estado inactivo cuando no se necesita comunicación, extendiendo así efectivamente la vida útil de la batería del dispositivo terminal.
Características técnicas de ZigBee.
ZigBee es una conexión inalámbrica que puede funcionar en 3 bandas de frecuencia: 2,4 GHz (popular en todo el mundo), 868 MHz (popular en Europa) y 915 MHz (popular en Estados Unidos), con velocidades de transmisión de hasta 250 kbit/s, 20 kbit/s y 40 kbit/s respectivamente, su distancia de transmisión está en el rango de 10-75 m.
Como tecnología de comunicación inalámbrica, ZigBee tiene las siguientes características:
Bajo consumo de energía: debido a la baja velocidad de transmisión de ZigBee, la potencia de transmisión es de solo 1 mW y adopta el modo de suspensión y bajo consumo de energía, por lo que los dispositivos ZigBee ahorran mucho energía. Se estima que los equipos ZigBee pueden durar de 6 meses a 2 años usando sólo dos baterías AA.
Capacidad de red autoorganizada: la red Zigbee se puede establecer y mantener automáticamente, y los dispositivos pueden realizar coordinación y selección de enrutamiento de forma autónoma, con alta confiabilidad y flexibilidad.
Baja complejidad: el tamaño del protocolo Zigbee es generalmente de 4 a 32 KB, mientras que Bluetooth y Wi-Fi generalmente superan los 100 KB.
Retraso corto: el retraso de comunicación y el retraso de activación desde el estado de suspensión son muy cortos. El retraso de búsqueda típico para dispositivos es de 30 ms, el retraso de activación de suspensión es de 15 ms y el retraso de acceso al canal del dispositivo activo es de 15 ms.
Gran capacidad de red: una red Zigbee con estructura en estrella puede acomodar hasta 254 dispositivos esclavos y un dispositivo maestro. Pueden existir hasta 100 redes ZigBee simultáneamente en un área, y la composición de la red es flexible. Y se pueden conectar hasta 65.000 nodos en una red.
ZigBee es una tecnología de red de área personal utilizada en redes domésticas y está diseñada para monitorear y detectar redes. El estándar ZigBee fue diseñado por Zigbee Alliance y se basa en el estándar IEEE 802.15.4. En las redes Zigbee estándar, IEEE 802.15.4 define múltiples capas de red que son manejadas por el protocolo ZigBee.
Bandas y licencias de ZigBee
Zigbee utiliza las capas física y MAC de IEEE 802.15.4. También opera en la banda ISM de 2,4 GHz sin licencia. Aunque 2,4 GHz se utiliza ampliamente en todo el mundo, los dispositivos de Estados Unidos, Europa y China utilizan frecuencias como 915 MHz, 868 MHz y 784 MHz respectivamente. Seleccione solo un canal/banda para usar en la red.
Canal 0: 868 MHz (Europa)
Canales 1-10: 915 MHz (EE. UU. y Australia)
Canales 11-26: 2,4 GHz (mundial)
La banda de 2,4 GHz es la más utilizada porque no requiere licencia y está disponible en todo el mundo. También transmite datos a 250 kbps.
Bandas de frecuencia y velocidades de datos de ZigBee
Hay 3 bandas de frecuencia que ZigBee inalámbrico puede utilizar, a saber, la banda de frecuencia ISM de 2,4 GHz, la banda de frecuencia de 868 MHz en Europa y la banda de frecuencia de 915 MHz en los Estados Unidos. Los canales que se pueden utilizar en diferentes bandas de frecuencia son 16. , 1 y 10 respectivamente;
ZigBee utiliza la banda de frecuencia ISM 2.4G en China, que es una frecuencia libre de tarifas de aplicación y uso. Tiene 16 canales en la banda de frecuencia 2.4G y un ancho de banda de 250K.
Adopción global: una extensa biblioteca de aplicaciones y dispositivos móviles utilizados por cientos de empresas en todo el mundo.
Interoperable: existe un gran ecosistema de productos Zigbee para elegir que funcionan en conjunto.
Fiables y de bajo consumo: las redes de malla con autorreparación eliminan los puntos únicos de fallo y consumen muy poca energía.
Seguro y confiable: seguro por diseño con múltiples mecanismos de seguridad, incluido el cifrado inalámbrico AES-128-CCM, para cumplir con los requisitos de seguridad.
Aplicación de la tecnología Zigbee
1. Hogar inteligente
El hogar inteligente es una de las principales áreas de aplicación de la tecnología Zigbee. Al utilizar la tecnología Zigbee, varios dispositivos inteligentes (como lámparas inteligentes, enchufes inteligentes, cerraduras de puertas inteligentes, etc.) pueden conectarse de forma inalámbrica y comunicarse entre sí. El bajo consumo de energía y las capacidades de red autoorganizada de Zigbee permiten que los dispositivos domésticos inteligentes funcionen durante mucho tiempo, establezcan automáticamente una red estable y proporcionen prácticas funciones de control y gestión inteligentes. Los usuarios pueden controlar de forma remota los dispositivos Zigbee a través de teléfonos inteligentes o asistentes de voz inteligentes para realizar funciones como ajuste de iluminación, conmutación eléctrica y monitoreo de seguridad, brindando más comodidad a la vida de los usuarios.
2. Cuidado inteligente de las personas mayores
Zigbee también se puede utilizar ampliamente en el campo del cuidado inteligente de personas mayores. La solución de atención domiciliaria de IoT para personas mayores les permite permanecer en casa de forma independiente durante más tiempo. Puede detectar la trayectoria de vida de las personas mayores y proteger su seguridad. El sistema utiliza sensores inalámbricos discretos colocados por toda la casa para comprender los patrones de comportamiento diarios de los adultos mayores y detectar cambios de comportamiento que puedan ser motivo de preocupación.
Luego envía un mensaje a los familiares o cuidadores para alertarlos. Los sistemas inteligentes para el cuidado de personas mayores se han probado con éxito en centros de atención residencial durante muchos años y ahora están disponibles para su instalación en el hogar por parte de proveedores de servicios, minoristas e integradores de sistemas domésticos inteligentes.
3. Automatización industrial
La tecnología Zigbee también se utiliza mucho en el campo de la automatización industrial. A través de la red de sensores inalámbricos Zigbee, los equipos y sistemas industriales pueden lograr conexión inalámbrica y transmisión de datos, logrando monitoreo y control en tiempo real. El bajo consumo de energía y la baja velocidad de transmisión de datos de Zigbee lo hacen muy adecuado para monitorear parámetros ambientales, estado de equipos y otras transmisiones de datos de baja frecuencia. En la automatización industrial, la tecnología Zigbee se puede utilizar en la gestión de energía, monitoreo de equipos, gestión de almacenes y otros aspectos para mejorar la eficiencia de la producción y la utilización de recursos.
4. Atención médica inteligente
La aplicación de la tecnología Zigbee en el campo de la medicina inteligente también está atrayendo cada vez más atención. Al utilizar la red de sensores inalámbricos Zigbee, se puede lograr el monitoreo y la recopilación de datos de los pacientes en tiempo real. Por ejemplo, los sensores Zigbee se pueden utilizar para monitorear parámetros fisiológicos como la frecuencia cardíaca, la presión arterial y el oxígeno en sangre, y transmitir los datos al sistema de monitoreo de una institución médica para su análisis y diagnóstico. Además, la tecnología Zigbee también se puede aplicar al control y gestión remotos de equipos médicos para mejorar la comodidad y eficiencia de los servicios médicos.
5. Aplicaciones de redes de sensores
Las redes de sensores también han sido un foco de investigación en los últimos años y tienen buenas perspectivas de aplicación en el seguimiento de cargas, la vigilancia de edificios, la protección del medio ambiente, etc. Los requisitos de las redes de sensores son nodos de bajo costo, bajo consumo de energía, conexión en red automática, mantenimiento simple y alta confiabilidad. ZigBee es una excelente opción tecnológica para aplicaciones de redes de sensores debido a sus ventajas en redes y bajo consumo de energía.