automatización de edificios (inmótica), en instalaciones para el control industrial, en periféricos paraPC, en sensores médicos, etc.
La tecnología ZigBee establece tres modos de operación para los dispositivos FFD y RFDdefinidos por el estándarIEEE 802.15.4:
• Coordinador ZigBee (ZC)
Dispositivo de tipo FFD encargado de almacenar toda la estructura e informa-
ción necesaria para gestionar la red. Permite o niega la autorización para que otros dispositivos se unan a la red y encamina los mensajes entre los dispositi- vosRFD. Para que éstos elementos puedan realizar sus actividades sin presentar
complicaciones, se recomienda que cuenten con suficiente capacidad de memoria y poder de cómputo.
• Terminal ZigBee (ED) o dispositivo final
DispositivoFFDoRFD. Se caracteriza por la realización de funciones limitadas,
como el envío y/o recepción de información. Solamente conocen la ubicación del coordinadorZigBeey del enrutador más cercano.
• Router ZigBee
Es un elemento opcional que le permite a un dispositivo tipo FFD ampliar la
cobertura de la redZigBeea la que pertenece. Esto lo logra al tener la capacidad
de incorporar dispositivos de otras redes. De manera adicional, este dispositivo tiene la particularidad de realizar las funciones de una terminalZigBee; de ma-
nera que le es posible realizar funciones de monitorización y de control.
Debido a que se basa en el estándarIEEE 802.15.4, una red ZigBeepuede ofrecer ve-
locidades de transmisión que van desde los20a los250 kbps. Puede estar constituida por un máximo de216−1dispositivos, distribuidos en256subredes, cada uno de ellos ofrece una distancia de alcance que puede ir hasta los20−100m[10].
Los dispositivos ZigBeepasan la mayor parte del tiempo con su módulo de radio en
estado inactivo. Además su diseño es más simple y barato, en comparación con los ele- mentos que integran otras tecnologías inalámbricas, tales comoBluetoothoUWB. Esto
es lo que le da ventaja a la tecnologíaZigBeepara ser implementado en aplicaciones que
requieran un consumo bajo de energía eléctrica con pequeñas tasas de transferencia de información.
PilaZigBee
La pila de operación de ZigBee se compone de una total de cuatro capas. Las dos
primeras, la capa física (denotada comoPHY) y la capa de control de acceso al medio
(del inglésMedium Acess ControloMAC), definidas en el estándarIEEE 802.15.4; además
de las capas de red (NWK) y la capa de aplicación (APL), como lo podemos ver en la
Figura 2.3. Es importante mencionar que está disponible un proveedor de servicios de seguridad (SSP) para que sea usado en los procesos de cifrado/descifrado que ofrecen
las capas de red y de aplicación.
Figura 2.3: Pila del protocolo ZigBee
A continuación se dará una descripción más amplia de las capas que integran la pila
ZigBee:
• Capa física (PHY)
La capa física es el primer nivel de la pila del protocoloZigBee. Es la que lleva a
cabo los servicios solicitados por la capa de enlace de datos. Se le considera como la capa de red más básica, ya que proporciona los medios de transmisión de los
12 2.3 Redes ZigBee bits sobre la conexión con otros nodos de la red a través de la interfaz eléctrico- mecánica y de procedimiento para el medio de transmisión. Las frecuencias de emisión, el esquema de modulación usado y otras características similares de bajo nivel son las que se especifican en esta capa.
• Capa de control de acceso al medio (MAC)
Esta capa es la responsable de la multiplexación de los flujos de datos, la detec- ción de los paquetes, el acceso al medio, y el control de errores. Lo que permite las conexiones punto a punto y punto a multipunto en una red de comunicación. Las tareas más importantes de la capa de enlace son la iniciación y el manten- imiento de las asociaciones de la comunicación directa (vínculos o enlaces) entre los nodos y la transferencia fiable y eficiente de la información a través de dichos enlaces.
• Capa de red (NWK)
La capa de red es el tercer nivel en la pila del protocoloZigBee. Responde a las
solicitudes de servicio de la capa de enlace de datos. En esencia, esta capa es la responsable de las conexiones extremo a extremo; es decir, entre la fuente y el destino, así como de la entrega de paquetes (la capa de enlace de datos es sólo responsable de las conexiones nodo a nodo).
La capa de red proporciona los medios funcionales y de procedimientos de trans- ferencia de datos desde un origen a un destino, además es la encargada de reali- zar el enrutamiento, el control de flujo, la segmentación de red y las funciones de control de errores.
• Capa de aplicación (APL)
La capa de aplicación (APL) es la capa de más alto nivel definido por el estándar ZigBee. Tiene como principal objetivo ser la interfaz entre el estándarZigBeecon
los usuarios finales.
En esta capa se encuentran los componentes establecidos por la especificación
ZigBee: los dispositivo de objetosZigbee(ZDO), los elementos de gestiónZDO, los frameworksu objetos de aplicación. Estos últimos son definidos por los fabricantes
de componentes electrónicos.
ElZDOes el responsable de definir el papel del dispositivoZigBee, ya sea como
dispositivo coordinador o como dispositivo final, así como del descubrimiento de nuevos dispositivos de la red y de la identificación de los servicios ofrecidos; ya que es quien establece los enlaces con otros dispositivos y es quien da respuesta a las solicitudes de vinculación.
La subcapa de soporte de aplicaciones (APS) es otro de los principales compo-
nentes de la capa de aplicación, debido a que ofrece los servicios de control. Funciona como un puente de comunicación entre la capa de red y los demás componentes de la capa de aplicación.