802.15.4

El IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) ha generado varios estándares para la industria, como, por ejemplo, los estándares para aplicaciones de acceso a Internet de banda ancha 802.11 (para comunicaciones inalámbricas en área local o Wireless LAN) y 802.16 (comunicaciones en área metropolitana o WiMAX).

A diferencia de los protocolos mencionados, el 802.15.4 ha sido desarrollado para aplicaciones de baja tasa de transferencia de datos y conectividad simple, teniendo en mente el uso de baterías en los dispositivos.

Figura 1.

Las bandas de frecuencia definidas para este estándar son aquellas clasificadas como de Uso Industrial, Científico y Médico (ISM): 868-868,8 MHz; 902-928 MHz, ó 2,4-2,4835 GHz. Si bien esta última (2,4 GHz) ha crecido en popularidad alrededor del mundo, el uso de las dos primeras es más frecuente respectivamente en Europa, y en Estados Unidos y Canadá.

El ancho de banda definido por el estándar 802.15.4 es de 5 MHz en la banda de 2,4 GHz (aunque en la práctica sólo se usan 2 MHz) y la tasa de transferencia de datos máxima es de 250 Kbps. Además, especifica el uso de "Direct Sequence Spread Spectrum" y el uso de "Offset Quadrature Phase Shift Keying" (O-QPSK) con forma de pulso media onda sinusoidal para la modulación de la frecuencia portadora.

802.15.4 permite configuraciones "punto a punto" o "punto a multipunto". Una aplicación típica requiere un coordinador que se conecta con varios puntos remotos, como lo muestra la figura 1.

Algunos fabricantes de equipos permiten además comunicación "peer-to-peer" y no requieren del coordinador, aún cuando 802.15.4 lo estipula como necesario.

ZigBee

ZigBee es un protocolo impulsado por ZigBee Alliance, un grupo de compañías que trabajan de manera conjunta en el desarrollo de este protocolo para aplicaciones comerciales e industriales de baja tasa de transferencia de datos.

ZigBee utiliza 802.15.4 como base, agregando alternativas de rutas y funcionalidades de red. Asimismo, incorpora "Mesh Networking", que consiste en utilizar los mismos dispositivos de la red para traspasar información entre puntos que no tienen comunicación entre ellos, como lo ilustra la figura 2.

Figura 2.

En el ejemplo de la figura 2, la distancia entre los puntos A y B es muy grande, quedando los equipos fuera del alcance, por lo que, para establecer la comunicación entre A y B, se pasa por el dispositivo C y otros. Esto se hace en forma automática sin requerir la intervención del usuario, permitiendo, por ejemplo, que el dispositivo C sea removido, y el sistema buscará automáticamente otro camino.

Como ZigBee fue diseñado para aplicaciones de bajo consumo, calza bien en sistemas embebidos, mercado donde la versatilidad y fiabilidad son importantes, pero no requieren mucho ancho de banda. La tabla 1 muestra una comparación entre ZigBee y otras tecnologías inalámbricas comúnmente usadas (ver tabla).