Introducción de ZigBee

ZigBee es un grupo de tareas de red de área personal con un grupo de tareas 4 de baja tasa. Es una tecnología de redes domésticas. ZigBee es un estándar tecnológico creado para controlar y sensar la red. Como sabemos, ZigBee es la red de área personal del grupo de tareas 4, por lo que se basa en IEEE 802.15.4 y es creada por Zigbee Alliance.  

ZigBee es un estándar que aborda la necesidad de una implementación de muy bajo costo de dispositivos de bajo consumo con velocidades de datos bajas para comunicaciones inalámbricas de corto alcance.

Tipos de dispositivos ZigBee:  

• Dispositivo Coordinador Zigbee: Se comunica con enrutadores. Este dispositivo se utiliza para conectar los dispositivos.
• Enrutador Zigbee: se utiliza para pasar los datos entre dispositivos.
• Zigbee End Device: Es el dispositivo que se va a controlar.
   

Características generales del estándar Zigbee:

• Bajo consumo de energía
• Velocidad de datos baja (20-250 kbps)
• Corto Alcance (75-100 metros)
• Tiempo de unión a la red (~ 30 ms)
• Soporta Redes Pequeñas y Grandes (hasta 65000 dispositivos (Teoría); 240 dispositivos (Prácticamente))
• Bajo costo de productos e implementación económica (protocolo de código abierto)
• Ciclo de trabajo extremadamente bajo.
• 3 bandas de frecuencia con 27 canales.

Bandas de frecuencia operativas (solo se seleccionará un canal para usar en una red):

1. Canal 0 : 868 MHz (Europa)
2. Canal 1-10 : 915 MHz (EE. UU. y Australia)
3. Canal 11-26 : 2,4 GHz (en todo el mundo)

Topologías de red Zigbee:

• Topología en estrella (ZigBee Smart Energy): consta de un coordinador y varios dispositivos finales, los dispositivos finales se comunican solo con el coordinador.
• Topología de malla (proceso de recuperación automática): la topología de malla consta de un coordinador, varios enrutadores y dispositivos finales.
• Topología de árbol : en esta topología, la red consta de un Node central que es un coordinador, varios enrutadores y dispositivos finales. la función del enrutador es extender la cobertura de la red. 

Arquitectura de Zigbee: 

La arquitectura Zigbee es una combinación de 6 capas. 

1. Capa de aplicación
2. Capa de interfaz de aplicación
3. Capa de seguridad
4. Capa de red
5. Capa de control de acceso medio
6. Capa fisica
    

• Capa física: Las dos capas más bajas, es decir, la capa física y la capa MAC (control de acceso medio), están definidas por las especificaciones IEEE 802.15.4. La capa física es la más cercana al hardware y controla y se comunica directamente con la radio Zigbee. La capa física traduce los paquetes de datos en bits por aire para la transmisión y viceversa durante la recepción.
•  Capa de control de acceso al medio (capa MAC): la capa es responsable de la interfaz entre la capa física y la de red. La capa MAC también es responsable de proporcionar PAN ID y también de descubrimiento de red a través de requests de baliza.
• Capa de red: esta capa actúa como una interfaz entre la capa MAC y la capa de aplicación. Es responsable de la red de malla.
• Capa de aplicación: la capa de aplicación en la pila de Zigbee es la capa de protocolo más alta y consiste en la subcapa de soporte de aplicaciones y el objeto de dispositivo Zigbee. Contiene aplicaciones definidas por el fabricante. 

Acceso al canal:

1. Método basado en contención (acceso múltiple con detección de portadora con mecanismo para evitar colisiones)
2. Método libre de contención (el coordinador dedica un intervalo de tiempo específico a cada dispositivo (intervalo de tiempo garantizado (GTS)))

Aplicaciones Zigbee:

1. Automatización del hogar
2. Recopilación de datos médicos
3. Sistemas de Control Industrial
4. sistema de lectura de contadores 
5. sistema de control de luz