Si estás buscando una forma de llevar tu Smart Home al siguiente nivel, a un precio muy asequible, Zigbee es la solución perfecta para ti.
Esta comunicación inalámbrica de baja potencia y bajo costo, permite una conectividad confiable y segura entre tus dispositivos inteligentes. Tiene la capacidad para conectar una amplia variedad de dispositivos de hogar inteligente, desde el control de luces, cerraduras, interruptores, persianas, termostatos, hasta la seguridad del hogar y la monitorización de la energía, y sin fin de diferentes tipos de dispositivos, con una amplia gama de opciones para que puedas personalizar y optimizar la inteligencia de tu hogar según tus necesidades.
En este tutorial aprenderás todo lo necesario para poder dar tus primeros pasos de forma firme con esta tecnología:
CARACTERÍSTICAS MÁS DESTACADAS DEL ZIGBEE
- Protocolo utilizado: Utiliza el estándar IEEE 802.15.4 con un esquema de direccionamiento jerárquico, donde cada dispositivo tiene una dirección única de 64 bits y una dirección de red de 16 bits. Los dispositivos se organizan en redes de estrella, árbol y malla, y los mensajes se transmiten a través de múltiples saltos de dispositivo a dispositivo hasta que llegan a su destino para la transmisión de datos.
- Rango de frecuencia: Opera en la banda de los 2.4 GHz, la misma que WiFi y Bluetooth.
- Alcance: Tiene un alcance de hasta 75 metros en interiores y hasta 300 metros al aire libre.
- Velocidad de transmisión: Zigbee tiene una velocidad de transmisión de hasta 250 kbps
- Máximo de dispositivos por red: El número máximo teórico de dispositivos en una red Zigbee es de 65,000 dispositivos, pero puede variar dependiendo de la configuración de la red. IMPORTANTE: Aunque para una red de una Smart Home el número máximo dependerá mucho del hub con el que trabajen.
- Consumo de energía: Es una tecnología de baja potencia, lo que permite que los dispositivos funcionen con baterías durante varios años sin necesidad de reemplazarlas.
- Seguridad: Con características de seguridad potentes, como el cifrado AES-128, para garantizar la privacidad y la integridad de los datos transmitidos.
¿CÓMO FUNCIANA EL ZIGBEE?
A diferencia de los sistemas que utilizan los hub tradicionales que se basan en un controlador central, los dispositivos Zigbee utilizan tecnología de red de malla que permite que los dispositivos se comuniquen entre sí. Esto tiene como consecuencia que si un dispositivo o nodo de retransmisión falla, los dispositivos aún pueden comunicarse con otro dispositivo de retransmisión, dejando el servicio en su conjunto sin interrupciones.
Cada dispositivo Zigbee tiene un dispositivo coordinador, que se encarga de controlar la red y coordinar la comunicación entre los diferentes dispositivos.
Esta topología de malla de auto organización y auto reparación es escalable a miles de nodos y ha sido probada por más de una década incluyendo mejoras, en sus nuevas versiones como el Zigbee 3.0 que mejora su interpolaridad, reduce su consumo y es más robusto ante los ruidos.
Tipos de topologías Zigbee
El Zigbee es comunicación inalámbrica muy flexible y versátil que se puede comunicar en tres diferentes tipos de topologías: la topología de estrella, la topología de malla y la de árbol.
- Topología de estrella: En esta topología, un dispositivo coordinador actúa como el centro de la red y todos los demás dispositivos se conectan directamente a él. Cada dispositivo solo puede comunicarse con el coordinador y no puede comunicarse con otros dispositivos directamente. Esta topología es simple y fácil de configurar, pero no es tan robusta como la topología de malla.
- Topología de malla: En esta topología, todos los dispositivos están conectados en una red de múltiples rutas, lo que permite que los dispositivos se comuniquen entre sí y con el coordinador a través de múltiples nodos. Si un nodo falla, los dispositivos aún pueden comunicarse a través de otros nodos. Esta topología es más compleja que la topología de estrella, pero es más resistente y escalable.
- Topología de árbol: que es una combinación de la topología de estrella y la topología de malla. En una topología de árbol, hay varios coordinadores de nivel superior que están conectados a un coordinador principal en una estructura de árbol. Cada nivel de coordinadores actúa como una subred separada y los dispositivos solo pueden comunicarse dentro de su propia subred
Elementos de una red Zigbee
Para comprender como formar una red mallada robusta, tenemos que entender la función de los dispositivos que la componen:
- HUB o coordinador: El hub de la red es un nodo único y es el encargado de crear la red, enrutar los paquetes y permitir las conexiones entrantes del resto de nodos de la red. Este Hub inteligente acostumbra a estar siempre conectado e integrado con un módulo de comunicación con conexión a Internet, lo que permite enviar los datos recolectados por la red ZigBee a un servidor central.
- Router: Estos nodos actúan como routers en la red y tienen la capacidad de enrutar los paquetes de comunicación, pero no pueden aceptar conexiones. Estos dispositivos de la red mallada, suelen ser dispositivos que alimentados eléctricamente y pueden transmitir continuamente sin quedarse sin baterías, como enchufes, interruptores, bombillas, etc.
- Dispositivos finales o End Device: Estos nodos representan los dispositivos más sencillos de la red. Son capaces de enviar o recibir paquetes de la red, pero no tienen capacidad de enrutar. Además, pueden entrar en modo de bajo consumo, o sleep, para alargar la vida de sus baterías, volviéndose a conectar tan solo cuando es necesario. Un ejemplo de estos dispositivos son los sensores de movimiento, sensores de puertas o sensores de temperatura y un largo etc que funcionan con batería.
EJEMPLOS DE DISPOSITIVOS ZIGBEE
Zigbee al ser un protocolo de comunicación inalámbrico super completo, seguro, confiable y a un bajo costo. A tenido como consecuencia que apuesten grandes marcas para incluirlo en sus catálogos. Como Echo de Amazon, Samsung SmartThings, Philips Hue, Aqara, Legrand, Schneider y muchísimos más.
Dicho esto veremos algunos de los mejores dispositivos Zigbee y mas relevantes del mercado del Smart Home.
Mejores Hubs Zigbee
Los hubs serán los dispositivos que utilizaremos para que gestione nuestro Smart Home, con lo cual su buena elección será crucial para tener éxito con nuestra infraestructura . Hay que tener un par de aspectos importantes para no equivocarnos:
- Que incorporen la ultima tecnología Zigbee 3.0
- Que puedan gestionar al menos 100 dispositivos correctamente, por si queremos escalar nuestro sistema no estemos limitados.
- Que la marca que elijamos tenga una amplia variedad de dispositivos compatibles para poder abonar la automatización de nuestro hogar en todos los ámbitos.
- Que sean compatibles con los tres grandes sistemas IOT del mercado. Google Home, Alexa y Apple HomeKit, si puede ser con Samsung Smartthings también. Para poder cambiar en cualquier momento según tus necesidades o utilizar los mejores aspectos de cada una si fuera necesario. O esten previstos ser compatibles con el protocolo universal de Smart Home Matter.
- Que posean también otras tecnologías inalámbricas adicionales como por ejemplo Wi-Fi o Bluetooth para tener herramientas alternativas y no ceñirnos a un único protocolo.
- Que tengan alianzas con otras marcas Zigbee para añadir sus dispositivos y así agrandar su variedad de dispositivos disponibles.
Aquí os dejo un par de ejemplos de los mejores hubs Zigbee para empezar tu Smart Home. A precios realmente accesibles y que cumplen con todos los requerientos descritos anteriormente.
Mejores dispositivos Zigbee
En esta sección no nos podíamos dejar atrás a una de las marcas de Smart Home Philips Hue. Que fue pionera en implementar esta tecnología y que ha construido multitud de lazos con otras marcas, que hacen que sus bombillas y leds sean compatibles con las demás marcas y hubs.
NUEVAS SOLUCIONES ZIGBEE
Zigbee es una tecnología continuamente en movimiento y ha implementado nuevas tecnologías a su protocolo que hace que sea más avanzado aún e interesantante para apostar por el en nuestra Smart Home. Veamos las nuevas soluciones que se están implantando:
Zigbee Direct
Zigbee Direct permite a los usuarios interactuar sin problemas con sus dispositivos Zigbee usando un SmartPhone, tablet u otro dispositivo habilitado para Bluetooth. La función directa simplifica la experiencia del usuario en sus aplicaciones y configuraciones.
Un ejemplo es el Echo de Amazon. Que tiene bluetooth y Zigbee y puedes configurar tu nuevo dispositivo activando el botón de escucha y decirle a Alexa, «descubre mis dispositivos».
Zigbee Green Power
Esta tecnología hace que los dispositivos se alimentan a través de la recolección de energía en su ubicación instalada. Aprovechando la energía de las actividades diarias para alimentar el dispositivo durante todo su ciclo de vida, eliminando la necesidad de baterías.
Por ejemplo este interruptor que recolecta la energía de sus pulsadores:
Zigbee Smart Energy
Esta admite múltiples productos, incluidos electricidad, gas, agua y energía térmica. Esto significa información histórica y en tiempo real para la generación y el consumo de energía, ya sea alimentada por batería o por la red eléctrica, lo que proporciona visibilidad tanto para las empresas de servicios públicos como para los consumidores.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR ZIGBEE
Pros de Zigbee
Las principales ventajas de usar la comunicación Zigbee para el hogar inteligente son:
- Bajo costo: Zigbee es una tecnología de bajo costo. Ya que, los chips y dispositivos Zigbee son generalmente mucho más económicos que otros sistemas de comunicación inalámbricos y los dispositivos no tienen que pagar licencias.
- Larga duración de las baterías: Gracias a su tecnología de baja potencia, los dispositivos que utilizan este protocolo pueden funcionar con baterías durante varios años sin necesidad de reemplazarlas. Lo que es especialmente útil para dispositivos que no se usan con frecuencia o que están en lugares difíciles de alcanzar.
- Topología de red flexible y fácilmente escalable: los dispositivos pueden formar una red en malla, lo que permite una mayor cobertura y confiabilidad en la red.
- Gran variedad de dispositivos: La variedad de diferentes tipos de dispositivos y marcas disponible es abrumadora, teniendo así infinidad de soluciones para construirnos una Smart Home superpotente con este protocolo.
Contras de Zigbee
Las principales desventajas de usar la comunicación Zigbee para el hogar inteligente son:
- Baja velocidad de transmisión: Zigbee tiene una velocidad de transmisión de hasta 250 kbps. Lo que es significativamente más lento que otras tecnologías inalámbricas como WiFi o Bluetooth. Esto es limitante para aplicaciones que requieren una mayor velocidad de transmisión de datos cómo son el video y el audio en Streaming.
- Limitaciones en la distancia de transmisión: Zigbee tiene un alcance más limitado que otras tecnologías inalámbricas. Lo que puede ser un problema en espacios grandes o edificios de varios pisos. Por eso tenemos que estructurar correctamente una red mallada para evitar este tipo de problemas.
- No es compatible con dispositivos de otros fabricantes: Zigbee aunque sea estándar abierto, muchas marcas lo cierran. Para que los dispositivos de diferentes fabricantes no sean siempre son compatibles entre sí.
- Interferencia: Zigbee utiliza la misma banda de frecuencia que WiFi y Bluetooth, lo que puede causar interferencia entre dispositivos.
- Limitaciones en el número de dispositivos: Aunque una red Zigbee en malla permite teóricamente 65.000 dispositivos conectados. En el mundillo de la Smart Home esto dependerá mucho de la capacidad del hub escogido. Que por lo normal suele rondar entre los 30 a 128 dispositivos.
CONSEJOS PARA CREAR UNA RED ROBUSTA ZIGBEE
Aunque cómo hemos visto en los contras, esta tecnología no es perfecta. Os aseguro que haciendo una buena planificación y una ejecución con un poco de cabeza, podemos sacar cosas muy potentes a un bajo costo haciendo esta tecnología muy atractiva, para el muy atractivo para la domotica DIY. Aquí os dejo unos pequeños consejos :
- Utiliza un sólo Hub inteligente de una marca que posea la mayor variedad dispositivos para abordar tu instalación. Ya que muchas veces compramos varios hubs, uno para seguridad, otro para las bombillas y otro para los interruptores que acaban saturando el espectro y generándose mucho ruido entre ellos. Mi recomendación que eliges Marcas como Aqara, Legrand, Somfy, Schneider, por ejemplo que tienen todo el abanico completo productos que requiere una Smart Home y así evitarás esto problemas de exceso de ruido.
- Separa tu Hub Zigbee del router, y otros dispositivos WiFi o Bluetooth que puedan generarle ruido. Ya que tanto el Wifi como el Bluetooth trabajan a la misma frecuencia 2,4Ghz que el Zigbee.
- Configura todos los dispositivos Wifi posibles a 5GHZ, aunque muchos dispositivos todavía no ofrecen esta posibilidad, configurar el máximo que pueadas a 5Ghz para liberar el espectro de 2,4Ghz.
- Analiza tu los canales que trasmite tu Wifi y si es necesario cambia el numero de canal, para que no trabaje para que sea diferente del Zigbee.
- Si estas trabajando por ejemplo en Home Assistant o OpenHab, te recomiendo que utilices un Dongle Zigbee con antena y Chip potente y actualizado, por ejemplo este Dongle Zigbee de Sonoff .
- Planifica tu red mallada con cabeza. Lo ideal es que el hub Zigbee se encontrara en la parte más central de la vivienda. Y fueras intercalando routers Zigbee (enchufes, bombillas, interruptores, etc) en puntos estratégicos que para que los sensores que son los dispositivos finales tengan un buen rango de cobertura.
Fuentes para la Bibliografia:
Connectivity Standards Alliance
**NOTA : Todos los precios mostrados son orientativos, pueden cambiar según la región, la tienda o las ofertas existentes.
Sobre el autor
Experto y apasionado en Domótica y Hogar digital, con más de 18 años de experiencia en el sector realizando instalaciones en villas de lujo e instalaciones comerciales a nivel internacional.
Mi misión con este Blog es compartir mi conocimiento en la red, para que aquellos que deseen crear una Smart Home de alto rendimiento puedan lograrlo con los mejores resultados posibles.
Excelente artículo
Muchas gracias Eriberto! Está hecho con mucho cariño.