Se procura dispositivos para evitar a cablagem talvez deveria pensar na conectividade ZigBee. Aqui vamos explicar de forma simples em que consiste e como tirar maior partido dos dispositivos ZigBee.
ZigBee é um conjunto de protocolos de comunicação entre dispositivos, como podemos fazer com a WiFi ou Bluetooth, especialmente projetada para o IoT (Internet Of Things, quer dizer, Internet das coisas). Tem um consumo muito menor assim como um hardware mais simples que permite abaratar os custos. Alem disso, pode utilizar os dispositivos com um bateria ou pilha já que têm muito pouco consumo.
ZigBee é atualmente a tecnologia lider para casa inteligente, especialmente devido às aplicações de comutação remota e iluminação.
Informação geral do protocolo ZigBee
O protocolo ZigBee baseia-se na norma IEEE 802.15.4 de redes inalâmbricas pessoais, parecido ao standard do WiFi 802.11. Os principais requesitos de design podem formular-se livremente como: baixa latência, largura da banda de medio alcance (inferior ao smartphone, mas mais alto que outras tecnologias de IoT) e a utilização de bandas de radiofrequencia industriais, cientificas e medicas sem licença (bandas ISM), o que limita a carga do espectro. Cenarios menos intensivos em dados, com baixa latência e requisitos de cobertura que estão dentro das capacidades das bandas ISM é a razão pela que os criadores devem considerar ZigBee. São semelhantes ao que conhecemos como WiFi, emite tambem na banda de 2.4 Ghz, embora, existem também 2 bandas especificas, em 868 Mhz para Europa e 915 Mhz para Estados Unidos.
Vantagens de ZigBee frente a outras tecnologias
Protocolo ZigBee
Um dos aspetos que marca a diferença a ZigBee de tecnologias semelhantes, é o protocolo de rede, ZigBee PRO. Foi criado para enfrentar desafios especificos, como implementações especificas de cada região, comunicações entre bandas e, o que é mais importante, segurança incorporada. Isto faz dele um protocolo de rede robusto para as aplicações previstas.
Como comentámos no princpio do post, uma das grandes vantagens é o baixo consumo que tem e o hardware necessario para poder criar um dispositivo é muito mais reduzido, que o necessario para fazer o mesmo com Bluetooth ou WiFi, pelo que reduz o custo numa parte importante.
Por ultimo, outra das vantagens, é que, graças à maneira de funcionar que os explicaremos à continuação, os dispositivos, se um «nó» cae, poderia reorganizar-se para não perder a conectividade.
Dispositivos e funcionamento
A topologia em malla ZigBee permite a retransmissão de dados entre os dispositivos ZigBee para transportar dados a longas distancias.
Há tres tipos de nós numa rede em malla ZigBee: são coordinadores (controlador), routers (router) e dispositivos finais. Cada rede ZigBee requer um coordinador; que é um dispositivo responsável de formar a rede e encaminhar o tráfego. Depois de que se forma uma rede, o coordinador adopta as capacidades de um router ZigBee, que atua como um nó intermedio que transmite dados de outros dispositivos. Um router nunca entra em modo se suspensão. Os routers também podem ser um dispositivo final ZigBee.
Os dispositivos finais só podem comunicar-se com os nós principais, quer dizer, o coordinador ou os routers. Estes dispositivos são dispositivos de grande eficiencia energetica e podem entrar em modo de suspensão para poupar energia. Cada nó pai pode servir até 20 dispositivos finais ZigBee.
Dispositivos ZigBee
Tipos de dispositivos:
- Coordinador ou Controlador (ZC): É o dispositivo mais importante da rede. Encarga-se de organizar as rutas e, só pode fazer um por cada rede. No caso dos dispositivos de Xiaomi, é o gateway.
- Router, encaminhador (ZR): Trata-se de um dispositivo semelhante ao controlador, embora a sua função seja só vincular 2 ou mais dispositivos que não esteja conectados pela distancia na que se encontram.
- Dispositivo final (ZED): São todos os atuadores e sensores, quer dizer, os dispositivos que de uma forma ativa ou passiva interatuam com conosco, interruptores, sensores, lampadas, etc.
Topologias de rede
Enquanto ao funcionamento, temos a possibilidade de fazer diferentes topologias de rede:
Tipologia ZigBee
- Estrela: Situando o controlador no centro da rede
- Árvore: Situando o controlador na raiz e todos os dispositivos ficam pendurados nele
- Malha: Esta é a topologia mais interesante já que os nós podem estar comunicados a outros nós, pelo que vai criar muitos caminhos para poder ter uma comunicação estável, se um nó cai, a rede é reorganizada pelo coordinador.
Fabricantes que utilizam o protocolo ZigBee
Embora alguns fabricantes têm dispositivos com diferentes conectividades, Xiaomi, Philips, Ikea, LG, Samsung, Amazon, são alguns dos mais conhecidos que já equiparam os seus dispositivos de conectividade ZigBee.
Conclusção sobre o protocolo ZigBee
Se tivermos de apontar quaisquer inconvenientes, temos o alcance como principal problema, se o comparamos com outros protocolos como o Z-Wave, embora que, para uma rede domestica, o alcance está bastante bem.
A ideia deste artigo é dar uma pequena ideia do que é o protocolo ZigBee. Para mais detalhes tecnicos está no site oficial.
