Definición:
Es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica, así como lo son Wi-fi y bluethoot, solo que está diseñado para trabajar con aplicaciones que requieran comunicaciones fiables con baja tasa de envio de datos y bastante autonomía de su batería.
Actualmente es utilizado para labores de domótica, control industrial, ejercer labores de seguridad, como control de humo, de intrusos, periféricos, informes médicos, entre otras.
Principales características:
- Sus velocidades comprenden entre los 20kb/s y los 250kb/s, con rangos de alcance desde 10 a 65 mts .Debido a su baja transmisión de datos y menor covertura, su consumo de batería es relativamente bajo a diferencia de otros dispositivos. Además de tener un siclo de trabajo más bajo. Un sensor de Zigbee puede quedar “dormido ” mientras no realice ninguna actividad, a diferencia de el bluetooth que siempre está transfiriendo o recibiendo.
- Una red puede estar formada hasta por 255 nodos. Es ideal para conexiones punto a punto o multipunto, además de soportar múltiples topologías de red.
- Reducido tiempo de espera en el envio y recepción de paquetes.
- Acceso de canal mediante CSMA/CA(7) (acceso múltiple por detección de portadora con evasión de colisiones).
- Ofrece más flexibilidad y desempeño que otros dispositivos.
Los tipos de dispositivos:
Coordinador ZigBee:
Declara los caminos que deben seguir los dispositivos para conectarse entre ellos, tiene capacidad de memoria y de computación. Debe existir al menos uno por red.
Router Zigbee:
Interconecta los dispositivos que se encuentran separados en la topología de la red. Son también conocidos como nodos activos.
Dispositivo final:
Posee la funcionalidad necesaria para comunicarse ya sea con un Coordinador o con un router, sin embargo no puede enviar información a otros dispositivos. Como requiere poca memoria es bastante económico. Conocidos también como nodos pasivos.
Topologías:
Estrella: Un nodo activo asume el rol de coordinador de la red y es responsable de mantener a todos los dispositivos unidos a la red. Los dispositivos finales se comunican directamente con el coordinador.
Rejilla: El coordinador inicializa la red y elige los parámetros, pero la red puede ser ampliada a través del uso de routers. La red final puede tener un total de 254 nodos, y utilizando el direccionamiento local se puede configurar una red de hasta 65.000 nodos.
Punto a Punto: Existe un solo coordinador que inicializa la red, pero en este caso, los nodos no tienen necesidad de comunicarse de nuevo con el, si no que pueden hacerlo directamente con otros nodos siempre y cuando estén en su rango de alcance circundante. Estas redes proveen confiabilidad de enrutamiento de datos y es por ello que son utilizadas en procesos industriales o redes de sensores inalámbricos.
Arbol: En esta topología tiene la particularidad de que varios nodos activos e inactivos pueden interconectarse como un único dispositivo final en la red. Cualquier otro de los dispositivos activos puede usarse como coordinador y proveer servicios sincronizados hacia otros dispositivos.
Estructura:
Zigbee sigue el estándar del modelo OSI, en el cual la capa física y la capa de acceso al medio MAC están definidas por el estándar IEEE 802.15.4. Las de red y aplicación son definidas por la alianza Zigbee, las cuales contienen los perfiles de uso, ajustes de seguridad y la mensajería.
Los dispositivos de Zigbee y sus procedimientos de control se ubican en la capa física. Allí se encuentran la mayoría de los componentes diseñados por la espesificación.
Los cometidos principales del nivel de red son permitir el correcto uso del subnivel MAC y ofrecer un interfaz adecuado para su uso por parte del nivel inmediatamente superior (el de aplicación). Sus capacidades, incluyendo el ruteo, son las típicas de un nivel de red clásico.
La trama general de aplicaciones cubre varias instrucciones que son de uso general para los dispositivos, como por ejemplo, los tiempos en los cuales deben dormir, los modos de direccionamiento y la descripción de los dispositivos, la potencia etc.
Todos estos elementos favorecen la integración y adaptación total.
Comunicación y descubrimiento de los dispositivos.
Para que los dispositivos se puedan comunicar entre sí, deben utilizar un protocolo de aplicación compartido. La especificación mantiene un sistema de tablas en los cuales se relacionan los pares de origen y destino.
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, como ya se ha comentado anteriormente.
Servicios de seguridad.
Uno de los aspectos más característicos de ZigBee son los servicios que ofrece para el soporte de comunicaciones seguras. Se protege el establecimiento y transporte de claves, el cifrado de trama y el control de dispositivos.
Ya que Zigbee es una red ad hoc, es vulnerable a ser accedida por cualquier dispositivo externo. Zigbee siempre transporta el contenido cifrado a través de canales seguros a través de todos los dispositivos, y así mismo las aplicaciones deben confiar entre sí, ya que por el bajo coste del sistema, no se emplean cortafuegos.
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