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A continuación tenéis una serie de definiciones que hay que conocer para entender bien y poder hablar de redes Zigbee. Son toda una serie de vocablos que leeréis en cualquier artículo de Zigbee o en cualquier datasheet de dispositivos Zigbee. Espero que las encontréis de utilidad. 

PAN.
Personal Area Networkd. Se entiende por PAN una red de comunicaciones que incluye un Coordinador de red y uno o más routers o dispositivos finales (end points).

JOINING.
Es el proceso que inicia cada dispositivo (router o end point) para formar parte de una red PAN Zigbee. Es durante este proceso cuando un el dispositivo (el coordinador o un router) padre asigna una dirección de 16 bits al nodo hijo (otro router o un end point) que se quiere unir a la red.

NETWORK MAXIMUN DEPTH
En máximo nivel de descencencia del Coordinador. Es decir, desde un coordinador no pueden descender un nº ilimitado de padres e hijos. Por ejemplo, con un Network Maximun Depth de 5 podríamos tener un Coordinador, del cual descienciende un Router R1, de este Router R1 desciende otro R2, del R2 un R3 y del R3, por ejemplo, un end point. Por supuesto de R1, R2 … pueden descender más dispositivos. Hablamos del nº de descendientes desde el Coordinador. Es decir, para un Network Maximun Depth de 5 lo máximo que puede ser el Coordinador es un Tatarabuelo.

MAXIMUM CHILD ROUTER
Indica el nº máximo de routers que puede unirse a cada nodo.

MAXIMUM CHILD END DEVICES
Indica el nº máximo de dispositivos finales que puede unirse a cada nodo.

NETWORK ADDRESS
El la dirección de 16bits que un nodo asigna a un dispositivo que se une a la red.

OPERATING CHANNEL
Es la frecuencia seleccionada por el canal de comunicaciones entre nodos. En canal de comunicaciones es escogido por el coordinador al “arrancar” la red. El coordinador de la red, al iniciar la red, mide la energía RF en cada canal de comunicaciones. El canal que detecte con menos energía (menos interferencias) será el escogido para operar.

ROUTE REQUEST
Broadcast enviado a la red Zigbee por el coordinador o un router para intentar establecer la ruta hacia un determinado dispositivo.

ROUTE REPLY
Es la respuesta del dispositivo final buscado a través de un ROUTER REQUEST. Cuando este dispositivo ve que la trama (enviada en broadcast) está buscando a un dispositivo con su dirección, responde al dispositivo que envió el route request.

ZIGBEE STACK
La pila zigbee es un protocolo de alto nivel pensado para dispositivos de bajo consumo. Opera encima de la capa de especificación 802.15.4 (protocolo de comunicaciones RF). Por ejemplo las capacidades mesh y de ruteado forman parte de la pila Zigbee.

Es importante el conocimiento de las anteriores definiciones. Próximamente en una próxima entrega Zigbee escribiré acerca de la formación de redes zigbee, del direccionamiento, de las transmisiones broadcast y de las capacidades mesh.

Voy a iniciar una serie de capítulos breves introductorios a las redes Zigbee. Será teórico-práctico, recomendable para aquellos de vosotros que no sepáis nada de Zigbee y os interese esta tecnología para vuestros futuros desarrollos RF.

Como digo será teórico-práctico. En la parte práctica veremos como llevar a la práctica una red de dispositivos Zigbee resulta muy sencillo. Para ello utilizaremos unos conocidos módulos de la marca MaxStream, que es líder en desarrollo de dispositivos radio y Zigbee. MaxStream es distribuido en España por Matrix Electrónica.

Definición de Zigbee

Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalámbrico basado en el estandar de comunicaciones para redes inalámbricas IEEE_802.15.4. Creado por Zigbee Alliance, una organización, teóricamente sin ánimo de lucro, de más de 200 grandes empresas (destacan Mitsubishi, Honeywell, Philips, Motorola, Invensys, …) , muchas de ellas fabricantes de semiconductores.

Zigbee permite que dispositivos electrónicos de bajo consumo puedan realizar sus comunicaciones inalámbricas. Es especialmente útil para redes de sensores en entornos industriales, médicos y, sobre todo, domóticos.

Las comunicaciones Zigbee se realizan en la banda libre de 2.4GHz. A diferencia de bluetooth no utiliza FHSS (Frequency hooping), sino que realiza las comunicaciones a través de una única frecuencia, es decir, de un canal. Normalmente puede escogerse un canal de entre 16 posibles. El alzance depende de la potencia de emisión del dispositivo así como el tipo de antenas utilizadas (cerámicas, dipolos, …) El alcance normal con antena dipolo en visión directa suele ser aproximadamente (tomando como ejemplo el caso de MaxStream, en la versión de 1mW de portencia) de 100m y en interiores de unos 30m. La velocidad de transmisión de datos de una red Zigbee es de hasta 256kbps. Por último decir que una red Zigbee la pueden formar, teóricamente, hasta 65535 equipos, es decir, el protocolo está preparado para poder controlar en la misma red esta cantidad enorme de dispositivos. La realidad es menor, siendo, de todas formas, de miles de equipos.

Pero, ¿cómo es la arquitectura básica de una red Zigbee?

Una red Zigbee la forman básicamente 3 tipos de elementos. Un único dispositivo Coordinador, dispositivos Routers y dispositivos finales (end points).

El Coordinador.

Es el nodo de la red que tiene la única función de formar una red. Es el responsable de establecer el canal de comunicaciones (como hablábamos antes) y del PAN ID (identificador de red) para toda la red. Una vez establecidos estos parámetros, el Coordinador puede formar una red, permitiendo unirse a él a dispositivos Routers y End Points. Una vez formada la red, el Coordinador hace las funciones de Router, esto es, participar en el enrutado de paquetes y ser origen y/o destinatario de información.

Los Routers.

Es un nodo que crea y mantiene información sobre la red para determinar la mejor ruta para enrutar un paquete de información. Lógicamente un router debe unirse a una red Zigbee antes de poder actuar como Router retransmitiendo paquetes de otros routers o de End points.

End Device.

Los dispositivos finales no tienen capacidad de enrutar paquetes. Deben interactuar siempre a través de su nodo padre, ya sea este un Coordinador o un Router, es decir, no puede enviar información directamente a otro end device. Normalmente estos equipos van alimentados a baterías. El consumo es menor al no tener que realizar funciones de enrutamiento.