zigbeeZigbee Smart Energy (SE) es una herramienta cuyo fin es coordinar el uso de la energía, optimizando su generación y consumo. Ideal para crear “hogares verdes”.
Zigbee SE es ampliamente utilizado en todo el mundo para la lectura de contadores inteligentes (electricidad, gas y agua), así como en automatización de viviendas (domótica inalámbrica).

¿Qué es Zigbee?

Es un stándar definido para la interconexión y la interoperabilidad de dispositivo, vía radio frecuencia, orientados a la medida, control, automatización y uso de la energía eléctrica, gas y agua.

Zigbee es un protocolo sencillo para el envío de paquetes de datos, diseñado para ser utilizado como una red inalámbrica LR-WPAN (low rate wireless personal area network). Basado en la especificación IEEE 802.15.4, para un conjunto de protocolos de comunicación de alto nivel, se trata de un sistema de comunicación digital vía radio de baja potencia y pequeño ancho de banda. Entre sus aplicaciones más destacadas se encuentran la automatización en el hogar y la medida de contadores inteligentes.

Se trata de un estándar orientado a aplicaciones que requieren bajo consumo, velocidades de transmisión relativamente bajas y distancias cortas entre dispositivos. En cuanto a las velocidades de transmisión, en el mejor de los casos, y dependiendo de la frecuencia utilizada, puede alcanzar 250 Kbp/s. La distancia máxima de transmisión puede variar entre 10 y 100 m dependiendo de la frecuencia, potencia de transmisión y las condiciones ambientales.

El acceso al canal de radio se realiza mediante CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), se trata de un protocolo de control de acceso a redes de bajo nivel que permite que múltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisión.
Los dispositivos Zigbee consumen muy poca energía y tienen un coste muy bajo. Utilizan protocolos basados en distintas capas (PHY, MAC, network, security, application). La red, la seguridad y las distintas capas están definidas por la Zigbee Alliance.

¿Cómo funcionan las redes Zigbee?

Las redes pueden operar en varias bandas de frecuencia: 868MHz,915MHz y 2.4 GHz. Una red Zigbee soporta alrededor de 65.000 dispositivos.

Zigbee admite distribuciones de comunicación en estrella y en malla. Para ello, se definen varios tipos de dispositivos:
Coordinador: es el dispositivo que coordina y genera la red, por lo tanto, es un elemento imprescindible. Una vez este dispositivo crea la red, se pueden unir otro tipo de dispositivos (Routers o dispostivos finales). Es responsable de seleccionar los canales de frecuencia y de adjudicar el identificador de red (PAN ID) a cada dispositivo. PAN ID se utiliza para comunicar los distintos dispositivos de la red. El coordinador puede ayudar en el enrutado de los datos a través de la red en malla. Debe tener alimentación eléctrica permanente, siempre debe estar activo y soporta dispositivos hijos.
• Router: en primer lugar, se debe unir a la red. A partir de ese momento puede permitir que otros routers o dispositivos finales se unan a la red a través de él. Debe tener alimentación eléctrica permanente, siempre debe estar activo y soporta dispositivos hijos.
• Dispositivos finales: no proporciona enlace de otros dispositivos a la red. Generalmente se alimentan con baterías. Pueden entrar en modo “dormido” para ahorrar energía.

En la siguiente imagen se representa de forma gráfica la estructura de una red en forma de malla:

zigbee

                                                                                              (Fuente: RF Wireless World http://www.rfwireless-world.com/Terminology/what-is-zigbee.html)

 

Existen varios estándares que utilizan Zigbee como base, los mas populares son los siguientes:

ZigBee Home Automation (ZHA)

Es un estándar global orientado a la automatización en viviendas, para el control de aplicaciones como: la iluminación, el control de temperatura, la gestión de la energía, la seguridad y la prevención de accidentes.

ZigBee Smart Energy (ZSE)

Es un estándar global que permite a los proveedores de servicios y a las empresas de distribución eléctrica Home Area Networks (HAN) para gestionar la energía. ZSE también permite a proveedores y clientes interactuar, de modo que ambos puedan acceder a aplicaciones inteligentes.

ZigBee Light Link (ZLL)

Es un estándar global que permite la interoperabilidad con los elementos de la iluminación, de consumo, etc., facilitando a los consumidores el acceso inalámbrico a estos elementos.
Este estándar permite a los usuarios controlar la iluminación de sus viviendas, mientras gestiona la energía consumida convirtiéndolas en hogares “verdes”.

¿Por qué Zigbee Smart Energy?

Zigbee SE proporciona a los proveedores de servicios y a las distribuidoras de energía una red de acceso inalámbrico sencillo dentro de los hogares (Home Area Nerwork, HAN). Smart Enegy ofrece a estos grupos y a sus clientes la posibilidad de comunicarse directamente, de modo que puedan controlar aplicaciones inteligentes (por ejemplo, termostatos y otros dispositivos que controlan grandes consumos de energía en el hogar).
El hecho de tener acceso instantáneo al consumo de los clientes, permite a las distribuidoras de energía hacer una gestión más eficiente de la red eléctrica: Smart Grid (generación y distribución). Por otra parte, los clientes pueden tener información en tiempo real de su consumo, a través de dispositivos instalados en la vivienda, así como acceder a la red HAN a través de los servicios de los proveedores o distribuidores de energía.
En Teldat, en su constante compromiso con la innovación, investigamos la implantación de soluciones Zigbee en nuestros equipos. Porque en Teldat estamos a la última en tecnología, para acercar el futuro a nuestros clientes.


Sobre el autor

Benjamin Garcia
Benjamin Garcia
Ingeniero en el Departamento de I+D de Teldat. Dentro de dicho departamento forma parte del equipo dedicado a la línea de negocio Industrial y Movilidad, especializándose en conexiones celulares y comunicaciones PLC.

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