En los últimos años hemos asistido al desarrollo de diversos estándares inalámbricos que operan en la banda ISM. En consecuencia, un gran número de productos basados en tecnología inalámbrica han visto la luz. Dichos estándares se diferencian unos de otros por su tasa de transferencia, rango de alcance, sus dominios de aplicación, técnicas de modulación usadas, etc. A día de hoy, los más usados y con mayor proyección de futuro son Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee y Ultra-WideBand (UWB).

En la tabla 1.1 podemos ver una comparativa de dichos estándares y en la figura 1.3 vemos representado de forma aproximada su rango de alcance respecto a la tasa de transferencia. Estándar ZigBee/802.15.4 Bluetooth Wi-Fi UWB IEEE 802.15.4 802.15.1 802.11 a/b/g 802.15.3a Banda de frecuencia 868/915 MHz ; 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz ; 5 GHz 3,1 – 10,6 GHz Máxima tasa de transmisión 250 Kbps 1 Mbps 54 Mbps 110 Mbps Rango de alcance 10 – 20 m 10 – 100 m 100 m 10 m Número de canales RF 1/10 ; 16 79 14 (2,4 GHz) 1-15 Ancho de banda de canal 0,3/0,6 MHz ; 2 MHz 1 MHz 22 MHz 500 MHz – 7,5 GHz

Topología

Antes de describir los distintos tipos de redes ZigBee es necesario definir los 3 tipos distintos de dispositivos que la componen. Estos son: Coordinador. Este dispositivo inicializa y controla la red. También se encarga de gestionar las tareas de seguridad. Para poder formar una red ZigBee debe existir un coordinador. Router. Estos dispositivos son los encargados de extender la cobertura de la red, gestionando nuevos caminos en el caso de que la red experimente congestión o se produzca la caída de algún nodo. Pueden conectarse directamente al coordinador o a otros routers. Gestionan dispositivos hijo. Dispositivo final. Este tipo de dispositivo puede enviar y recibir datos pero no realizar tareas de encaminamiento. Deben estar conectados a un router o al coordinador y no admiten dispositivos hijo. Los dispositivos también pueden organizarse según otro criterio:

El estándar soporta 3 tipos de topologías de red: estrella, malla y árbol (gura 2.2). Una red se caracteriza por su identificador PAN (PAN ID), que la distingue de otras posibles redes funcionando en la misma zona.

Topología en estrella

Este tipo de redes se componen por un FFD funcionando como coordinador y varios FFD o RFD funcionando como dispositivos finales. Todos los dispositivos finales están directamente conectados al coordinador, que es el encargado de haber iniciado la red y de gestionarla. En una red tipo estrella todas las comunicaciones entre dos dispositivos finales deben pasar antes por el coordinador. Se recomienda que mientras los dispositivos finales estén alimentados por baterías el coordinador lo esté directamente a través de la red eléctrica ya que su consumo es mucho mayor. Un problema de esta configuración es que la expansión de la red está muy limitada puesto que el rango de alcance del coordinador es el que define el tamaño de la red.

Topología en malla

En este tipo de red se puede establecer comunicación directa entre cualquier par de nodos. El coordinador no realiza funciones muy diferentes a las que realizan el resto de routers de la red; de hecho, la función de coordinador la realiza el primer router que forme parte de la red. Al no depender de un único dispositivo para gestionar la red, la fiabilidad de esta configuración es mayor. En la topología en malla ganamos en flexibilidad a costa de aumentar la complejidad. Esto se debe a que para comunicar cualquier par de dispositivos hay más de un camino posible. La elección de dicho camino conlleva un aumento de computación que debe realizarse a nivel de red. Por lo tanto, estas consideraciones no se tienen en cuenta en la especificación del IEEE 802.15.4 si no que se definen en la especificación de ZigBee. 2.2.3. Topología en árbol La topología en árbol es un caso particular de la topología en malla. En ella los diferentes componentes de la red se organizan en una estructura jerárquica. El coordinador o los routers, que son los encargados de gestionar el encaminamiento, pueden tener dispositivos hijos. Estos dispositivos hijos pueden ser otros routers o dispositivos finales. La topología en árbol, al igual que la mallada, es idónea para expandir la red de forma dinámica. Al igual que en el caso anterior se recomienda que el coordinador y los routers estén alimentados de forma cableada.

Fuente: Escuela Técnica Superior Ingeniería Telecomunicación de Malaga