InformeTecZB

Anexo I. Protocolo ZigBee (IEEE 802.15.4)
ZigBee es una nueva tecnología de inalámbrica de corto alcance y bajo
consumo originaria de la antigua alianza HomeRF y que se definió como una
solución inalámbrica de baja capacidad para aplicaciones en el hogar como la
seguridad y la automatización.
Entre las aplicaciones que puede tener están:
• Domótica.
• Automatización industrial.
• Reconocimientoremoto.
• Juguetes interactivos.
• Medicina.
• Etc.

1.1 Objetivo
El objetivo de esta tecnología no es obtener velocidades muy altas, ya que solo
puede alcanzar una tasa de 20 a 250Kbps en un rango de 10 a 75 metros, si no
que es obtener sensores cuyos transceptores tengan un muy bajo consumo
energético. De hecho, algunos dispositivos alimentados con dos pilas AA
puedan aguantar 2 años sin elcambio de baterías. Por tanto, dichos
dispositivos pasan la mayor parte del tiempo en un estado latente, es decir,
durmiendo para consumir mucho menos.

1.2 Bandas de operación
ZigBee opera en las bandas libres de 2.4Ghz, 858Mhz para Europa y 915Mhz
para Estados Unidos. En la siguiente figura se puede ver el espectro de
ocupación en las bandas del protocolo 802 (incluyendo ZigBee).

Figura 1.Tecnologías en 2.4GHz

En la banda de 2.4Ghz usa la modulación de espectro expandido DSSS (Direct
Sequence Spread Spectrum). A una velocidad de transmisión de 250Kbps y a
una potencia de 1mW cubre aproximadamente unos 13 metros de radio.
En la siguiente figura se muestran las características de radio de las señales.

Figura 2. Características de radio

En la siguiente tabla se puede observar ladistancia en función de la potencia
transmitida y la velocidad de transmisión:
Potencia(mW) / Velocidad(Kbps)

1mW

10mW

100mW

28 Kbps

23m

54m

154m

250 Kbps

13m

29m

66m

Tabla 1. Distancia de transmisión

En cuanto a la gestión del control de acceso al medio hace uso de CSMA/CA
(Carrier Sense Multiple Acces with Collision Avoidance) y es posible usar
ranuras temporales TDMA (Time DivisionMultiple Access) para aplicaciones de
baja latencia.

1.3 Nodos y topología de red
En una red ZigBee pueden haber hasta 254 nodos, no obstante, según la
agrupación que se haga, se pueden crear hasta 255 conjuntos/clusters de
nodos con lo cual se puede llegar ha tener 64770 nodos para lo que existe la

posibilidad de utilizar varias topologías de red: en estrella, en malla o en grupos
de árboles,como puede verse a continuación:

Figura 3. Topologías de Red

Se permite un encaminamiento o enrutamiento de saltos múltiples, también
conocido como multi-hop, que permite que estas redes abarquen una gran
superficie.
En ZigBee hay tres tipos de dispositivos:
• Coordinador
• Sólo puede existir uno por red.
• Inicia la formación de la red.
• Es el coordinador de PAN.
• Router
• Se asocia con elcoordinador de la red o con otro router ZigBee.
• Puede actuar como coordinador.
• Es el encargado del enrutamiento de saltos múltiples de los
mensajes.
• Dispositivo final
• Elemento básico de la red.
• No realiza tareas de enrutamiento.
Una posible configuración de una red sería la siguiente:

Figura 4. Ejemplo de red ZigBee

Otro punto importante es el soporte y la disponibilidad total de lamalla, es
decir, que ante caídas de nodos, la red busca caminos alternativos para el
intercambio de mensajes, un ejemplo se puede ver a continuación.
Supongamos que disponemos de una red en la cual los nodos están
conectados en malla y se intercambian datos entre un interruptor y una
lámpara.

Figura 5. Camino de comunicación (interconexión)

Si algunos de los nodos que contiene falla y dichos nodosformaban parte del
camino que seguían los mensajes en la comunicación, la red podría sufrir una
caída:

Figura 6. Caída de dos nodos de red

ZigBee permite que se puedan establecer rutas alternativas para seguir
comunicando los dispositivos:

Figura 7. Creación de un camino alternativo

1.4 Seguridad
En cuanto a seguridad, ZigBee puede utilizar la encriptación AES de 128bits,
que permite la...