El poder de ZigBee 3.0

El poder de ZigBee 3.0

A medida que el mercado de IoT se acelera y se vuelve más una realidad, la exageración que lo rodea se vuelve más intensa y más confusa. Es hora de una revisión de la realidad para hacer un inventario de dónde están realmente las cosas y hacer una evaluación de hacia dónde van las cosas. Se ha aclarado cierta confusión, se ha exacerbado cierta confusión, pero comencemos con lo que se ha simplificado.

Tecnologías de radio

Hace dos años hubo mucha discusión sobre las diferentes tecnologías de radio que serían útiles para el IoT. Algunas empresas defendieron que Wi-Fi y Bluetooth serían suficientes, mientras que otras empresas comenzaron a impulsar IEEE 802.15.4 (la tecnología de radio subyacente para ZigBee y Thread). En realidad, la mayoría de los tomadores de decisiones de tecnología de redes de hoy en día se sienten cómodos y entienden completamente que IoT utilizará las tres tecnologías para diferentes aplicaciones.

Para abordar la debilidad de WiFi (en comparación con ZigBee), se inició una actividad para estandarizar WiFi de bajo consumo (IEEE 802.11ah). Aunque las actividades en esta área aún continúan y pueden conducir a un estándar, la aceptación mundial será muy dudosa. Este estándar no es universal, porque tendremos diferentes especificaciones y sabores en diferentes regiones del mundo. Al desafío se suma el hecho de que, aunque este nuevo estándar de bajo consumo se llama WiFi, no tiene ninguna compatibilidad con WiFi “real”. Es una tecnología de radio y MAC completamente diferente. Entonces, ¿por qué no usar IEEE 802.15.4, que ya es un estándar universal y proporciona todas las funciones por las que luchan los desarrolladores de este nuevo WiFi de bajo consumo? Este nuevo sabor de “WiFi” no tiene mucho sentido.

Bluetooth, como estándar de IoT, tiene una debilidad crítica: fue diseñado como una tecnología de reemplazo de cable punto a punto, no como una tecnología de red. Para abordar esta debilidad, algunas empresas han comenzado a trabajar en una capa de red para Bluetooth (‘Bluetooth Mesh’), pero enfrentan serios desafíos. Anteriormente, muchos ingenieros de redes de la industria han visto fallar intentos similares de redes de malla. Por ejemplo, IEEE 802.11s existe, pero apenas se usa, e implementó solo una topología de malla de un solo salto (repetidor). El problema clave es que la latencia no se puede controlar cuando se admiten varios saltos. Por lo tanto, el escepticismo entre los ingenieros de tecnología de redes en torno a la nueva historia de Bluetooth Mesh no es una sorpresa.

Entonces, en resumen, el mercado inalámbrico mundial ha aceptado tres tecnologías de radio IoT principales, IEEE/802.11/WiFi para distribución de contenido como todos conocemos hoy, IEEE 802.15.4/ZigBee para redes de control como Smart Homes y Bluetooth, incluido Bluetooth. Low Energy, para conectividad, redes de área personal (alrededor del teléfono inteligente) y wearables. Los dos primeros conectan dispositivos en su hogar a Internet, el último utiliza principalmente el teléfono inteligente para la conexión a Internet.

Una variedad de productos de radio cruzados ya están disponibles de múltiples proveedores: WiFi/Bluetooth, ZigBee/Bluetooth y WiFi/ZigBee/Bluetooth. Es posible que todavía no tengan el precio correcto, pero el mensaje subyacente es claro: hay tres grandes estándares abiertos de comunicación por radio uniformes en todo el mundo que son las piedras angulares del IoT. Esa es la buena noticia.

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tecnologías de red

Ahora las no tan buenas noticias. Nueva confusión. Hace más de una década, después de que los conflictos de tecnología de radio en competencia terminaron con WiFi como ganador (y HomeRF y varias otras tecnologías desapareciendo), estalló una nueva guerra tecnológica en torno a las capas de redes y aplicaciones. Hoy en día, todo el mundo está familiarizado con TCP/IP, e incluso si nunca ha oído hablar de esta tecnología, la está utilizando para comunicarse a través de la web y las redes locales. Pero para llegar a esta etapa, se libró una batalla entre múltiples estándares de redes: Novell Netware (¿quién se acuerda?), Banyan Vines, Microsoft LanManager, IBM SNA, etc. En aquellos días, era como si casi todas las grandes empresas de electrónica sintieran que tenían que dejar su propia huella personal en la historia definiendo una tecnología de capa de red.

Hablando con franqueza, eso es lo que está sucediendo hoy en día en los espacios de IoT y Smart Home. Otra vez. Aparentemente, muchas de nuestras empresas líderes en la industria no han aprendido la lección de que las guerras de estándares dañan y ralentizan la adopción de nuevas tecnologías. Apple HomeKit, Google Brillo, Qualcomm Alljoyn, Intel IoTivity y, más recientemente, Huawei LiteOS, desde el lado chino de la casa. Todos estos marcos de aplicaciones emergentes ahora compiten para obtener una mentalidad de la industria y convertirse en el «líder en IoT», esperando que el mundo haga lo mismo.

Hay una capa más de confusión. Junto a la capa del marco de la aplicación, se está librando una batalla a nivel de red. El claro contendiente es ZigBee 3.0 con Thread como retador. Pero aún más confuso es que varios actores clave en Thread Group (como Freescale, ARM y Silicon Labs, en particular todas las empresas de semiconductores) también tienen posiciones de liderazgo prominentes en ZigBee Alliance (sí, es un mundo promiscuo), por lo que parece que estas empresas tecnológicas están algo confundidas…

Thread se anunció a fines del año pasado, pero aún está en secreto. Uno solo puede adivinar lo que habrá allí, pero por lo que se está filtrando, parece que será un verdadero desafío para Thread llegar al nivel de ser un fuerte contendiente contra ZigBee 3.0. Eso no debería ser una sorpresa ya que ZigBee 3.0 ha incorporado años de experiencia en muchos dominios de aplicaciones (control de iluminación, domótica, automatización de edificios, comercio minorista, etc.). Con ZigBee, ya está en marcha un programa de certificación muy sólido, se han registrado casas de prueba y se han certificado más de 1000 productos ZigBee. ZigBee se ha convertido claramente en la tecnología elegida por muchos de los fabricantes de sistemas IoT y Smart Home del mundo. ZigBee también ofrece potentes funciones fáciles de usar y sólidos protocolos de seguridad. Este es un gran desafío para implementar, ya que los sensores y los dispositivos de borde generalmente no tienen teclados para ingresar códigos de seguridad.

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Además de eso, ZigBee 3.0 admite una biblioteca de aplicaciones que ha sobrevivido a múltiples iteraciones de maduración. Por lo tanto, no sorprende que Thread Group esté pensando seriamente en adoptar esta biblioteca de aplicaciones ZigBee para ejecutarla también en Thread. Pero hay más: (1) ZigBee 3.0 está fuertemente anclado en el mundo CE con ZigBee RF4CE y (2) también incluye la función ZigBee Green Power. Echemos un vistazo más de cerca a esto.

ZigBee RF4CE

ZigBee RF4CE se desarrolló inicialmente en el espacio de la electrónica de consumo para reemplazar los controles remotos infrarrojos (IR) con controles remotos basados ​​en radio, de modo que ya no sería necesario apuntar y hacer clic. Pero desde entonces ha evolucionado mucho, y en su última versión (ZRC 2.0), está totalmente integrado con la librería de aplicaciones ZigBee. Esto significa que un control remoto diseñado para un televisor o un decodificador también puede controlar lámparas, luces, cortinas, parasoles, etc. en el hogar. La expectativa es que, con el tiempo, el espacio de la electrónica de consumo y el espacio del hogar inteligente continúen superponiéndose y fusionándose, y ZRC 2.0 está bien posicionado para eso.

ZigBee RF4CE continúa brindando compatibilidad total con el espacio IR heredado. Los controles remotos ZigBee pueden detectar y descargar automáticamente los conjuntos de códigos requeridos para equipos heredados que requieren IR. Debido a todas estas características, así como a su aceptación internacional, no sorprende que RF4CE haga de ZigBee un habilitador clave para Smart Home, y que Smart Home sea una gran oportunidad de servicio nuevo para los operadores de cable y TV.

Además de los requisitos de energía ultrabaja (comparable a Bluetooth Low Energy, pero con un rango mucho mejor), el valor agregado clave de ZigBee RF4CE es su baja latencia. Los dispositivos de interfaz de usuario se benefician de la baja latencia, ya que permiten a los creadores de productos proporcionar comentarios inmediatos al usuario (normalmente se requiere que sean de menos de 30 milisegundos). Normalmente, las redes de malla (incluido Thread) tienden a experimentar una latencia de cien milisegundos o más, lo que hace que la experiencia del usuario sea bastante desagradable. Casi todo el mundo ha tenido la experiencia de pulsar un botón, no pasa nada, y luego volver a pulsar el botón: la luz finalmente se enciende y luego, inmediatamente, se vuelve a apagar. ¡Arggh! Eso no es lo que sucede con un interruptor de luz con cable hoy en día, por lo que nadie necesita aceptar esto solo porque “ahora es inalámbrico”. Ser capaz de agregar dispositivos de interfaz humana de baja latencia a la red es muy importante para ZigBee.

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Energía verde ZigBee

ZigBee 3.0 también incluye ZigBee Green Power. ZigBee Green Power se desarrolló originalmente como un estándar inalámbrico de potencia ultrabaja para admitir dispositivos de recolección de energía. Los dispositivos de recolección de energía son dispositivos sin baterías que pueden extraer su requerimiento de energía del entorno (por ejemplo, movimiento, luz, piezoeléctrico, Peltier, etc.). La aplicación más común es el interruptor de luz, donde al accionar el interruptor se genera la energía para enviar un paquete de comunicación («encendido», «apagado», etc.) a través del aire y hacia la lámpara. Green Power es especialmente efectivo para dispositivos que solo están conectados a la red algunas veces (cuando tienen energía). Green Power permite que estos dispositivos se conecten y desconecten de la red de manera segura para que puedan estar apagados la mayor parte del tiempo.

Como tecnología inalámbrica ultrabaja, Green Power también es una opción muy eficaz cuando se utilizan dispositivos alimentados por batería, ya que les permite funcionar con batería durante años. Green Power también permite que los nodos finales de bajo costo se comuniquen con el resto de la red, específicamente en situaciones donde no se requiere una malla. Con todo, Green Power es una gran adición a ZigBee 3.0.

Compatibilidad IP ZigBee 3.0

ZigBee 3.0 también es totalmente compatible con IP. Los dispositivos ZigBee, al igual que los dispositivos WiFi, generalmente se conectan a Internet a través de un enrutador, una puerta de enlace o un decodificador y, como tales, pueden ser controlados inmediatamente por cualquier otro dispositivo que esté conectado a Internet, desde una PC, una tableta o un teléfono inteligente. aplicación de teléfono, y desde cualquier lugar del mundo. Debido a que ZigBee es totalmente compatible con WiFi e IP, no es necesario tener un chip ZigBee en el teléfono para encontrar y controlar los dispositivos Smart Home e IoT conectados a ZigBee. Todo sucede a través de cualquier concentrador conectado a la web (enrutador, decodificador, puerta de enlace), lo que significa que las PC y los teléfonos inteligentes conectados (a través de WiFi o celular) pueden funcionar como tableros, ya que pueden encontrar y comunicarse con cualquier dispositivo ZigBee sin un problema.

ZigBee 3.0

ZigBee 3.0 es abierto, universal y completo. Es totalmente interoperable con las aplicaciones de Internet existentes. Está respaldado por envíos de volumen en la actualidad, con estimaciones que van desde 1 millón de unidades por semana a 1 millón de unidades por día. Probablemente ya haya 500 millones de dispositivos ZigBee en el mercado. ZigBee 3.0 es la solución óptima para una amplia gama de aplicaciones de Smart Home: iluminación, seguridad, termostatos, controles remotos, etc. ZigBee 3.0 es seguro, admite dispositivos sin batería, malla, baja latencia y recolección de energía. Es inigualable e incluso indiscutible, incluso con Thread intentándolo. Para muchos creadores de aplicaciones, es el único Wi-Fi de bajo consumo para muchas de nuestras futuras redes y aplicaciones de detección y control de IoT. solución de red además de la tecnología de radio IEEE 802.15.4. ZigBee 3.0

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