XBee vs. Zigbee: Una sencilla guía de comparación

Rob Faludi Rob Faludi, IoT Consultor, Faludi.com
23 de diciembre de 2020

XBee® y Zigbee® tienen algunos puntos en común y comparten una relación. XBee es una familia de módulos de radio y es una marca registrada de Digi International. Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalámbricas y una marca registrada de la Zigbee Alliance. Mucha gente confunde estos dos nombres porque ambos están relacionados con las redes de radio y tienen "Bee" en su marca. Pero son bastante diferentes. Comparemos XBee y Zigbee para entender mejor lo que son, en qué se diferencian y su relación.
 
Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalámbricas para la creación de redes de malla inalámbricas de área local de baja potencia con seguridad moderna, que se basa en estándares y funciona en frecuencias globales. Se utiliza habitualmente en la automatización del hogar, la energía inteligente, la detección inalámbrica y la automatización industrial. 
 
XBee es una marca que hace referencia a una familia de dispositivos de Digi International. Los módulos de radio Digi XBee comparten factores de forma comunes, una interfaz de host estándar, herramientas y software de apoyo, y un grupo de protocolos entre los que se puede elegir, incluyendo Wi-Fi, celular LTE, DigiMesh® así como Zigbee. Por lo tanto, hay módulos XBee que ejecutan el protocolo Zigbee, pero no todos los XBee son Zigbee, o viceversa.

Visión general de Zigbee

Logotipo de ZigbeeEn Protocolo Zigbee es un estándar, del mismo modo que lo es Bluetooth. Cualquier dispositivo de un fabricante que sea totalmente compatible con Zigbee puede comunicarse con los dispositivos Zigbee de cualquier otra empresa. Así, al igual que unos auriculares Bluetooth Beats de Apple pueden conectarse con un smartphone Galaxy de Samsung, cualquier interruptor de luz Zigbee de G.E. puede comunicarse con las lámparas Zigbee de Phillips, o con cualquier otro dispositivo con certificación Zigbee.
 
¿Cómo funciona esto? Bueno, al igual que un gran pastel, los protocolos de red robustos se basan en capas. Cada capa añade características y funcionalidades con la suficiente independencia como para que los cambios de implementación en una capa no requieran cambios en ninguna de las otras. Zigbee es una capa de protocolo que define las cosas de la red inalámbrica, como la forma de iniciar una red, realizar resoluciones de direcciones y enrutar paquetes. También especifica cómo implementar ciertas aplicaciones, con formas predefinidas de comunicar cosas como el control de la iluminación, la gestión de sistemas de energía inteligentes o la monitorización del medio ambiente.

La capa inferior a Zigbee que soporta sus características avanzadas se conoce como IEEE 802.15.4. Se trata de un conjunto de normas que definen cómo se utiliza el espectro radioeléctrico y muchas otras operaciones que promueven transmisiones fiables. Los módulos de radio de la marca XBee de Digi pueden configurarse con o sin Zigbee. Incluso hay una configuración que soporta 802.15.4 directamente en su forma nativa.
 
El propio Zigbee añade tres características importantes:

  1. Enrutamiento en malla: utiliza tablas de enrutamiento que definen cómo una radio puede pasar mensajes a través de una serie de otras radios a lo largo del camino hasta su destino final.
  2. Creación de redes ad hoc : un proceso automatizado que crea toda una red de radios sobre la marcha, sin intervención humana.
  3. Malla autorreparadora : proceso que averigua automáticamente si faltan una o más radios en la red y reconfigura la red para reparar las rutas rotas.

 Cada red Zigbee asigna diferentes funciones a los módulos de radio, o nodos. Estos incluyen:

  1. Coordinador - Este radio es responsable de formar la red, repartir las direcciones y gestionar las demás funciones que definen la red, la aseguran y la mantienen saludable. Cada red debe ser formada por un coordinador y nunca hay más de un coordinador en tu red.
  2. Enrutador : un enrutador es un nodo Zigbee con todas las funciones. Puede unirse a redes existentes, enviar información, recibir información y enrutar información. Enrutar significa actuar como mensajero para las comunicaciones entre otros dispositivos que están demasiado alejados para transmitir información por sí mismos. Los enrutadores suelen estar conectados a una toma de corriente porque deben estar encendidos todo el tiempo. Una red Zigbee suele tener varias radios router.
  3. Dispositivo final - Los dispositivos finales son esencialmente versiones reducidas de un router. Pueden unirse a redes y enviar y recibir información, pero eso es todo. No actúan como mensajeros entre otros dispositivos, por lo que pueden utilizar un hardware menos costoso y pueden apagarse de forma intermitente, ahorrando energía al pasar temporalmente a un modo de reposo sin respuesta. Los dispositivos finales siempre necesitan que un router o el coordinador sea su dispositivo principal para ayudarles a unirse a la red y para almacenar los mensajes cuando están en reposo. Las redes Zigbee pueden tener cualquier número de dispositivos finales.

Zigbee en XBee

Productos XBee ZigbeeZigbee es un protocolo compartido, por lo que hay chips y módulos disponibles de muchos fabricantes. Esa estandarización es una parte clave de su valor. ¿Qué hace especial a Zigbee en Digi XBee ? En primer lugar, Digi ha creado una implementación excelente, con la máxima calidad de ingeniería y que está totalmente certificada por la Zigbee Alliance para la interoperabilidad. Estos fundamentos esenciales son solo la base.

Una interfaz de host estandarizada favorece una configuración, un control y unas comunicaciones rápidos y fáciles de entender. El usuario puede elegir entre sencillos comandos AT legibles por el ser humano o una API estructurada que implementa sólidas interacciones de máquina a máquina. Una variedad de factores de forma de los módulos significa que Digi XBee puede encajar en zócalos temporales o soldarse permanentemente a las placas de circuito impreso. Estos factores de forma estándar incluyen un tamaño Micro extremadamente pequeño que reúne la potencia de XBee en un módulo no más grande que una uña.

Digi pone en capas su TrustFence® en los módulos, incluyendo el arranque seguro, la identidad segura y la privacidad. Cada módulo es programable por el usuario, por lo que la lógica de la aplicación, la entrada de los sensores, la gestión de la energía y otros aspectos son compatibles sin necesidad de microcontroladores adicionales. Por último, está la potencia del ecosistema de Digi XBee . Si en el futuro es necesario trasladar alguna parte del proyecto a un protocolo de comunicaciones diferente, no es necesario cambiar las huellas de los módulos, los factores de forma, las interfaces de host o los programas integrados. De este modo, cambiar de un estándar a otro es un juego de niños.

Echemos un vistazo a la línea Digi XBee para entender cómo se produce todo esto.
 

Visión general de XBee

Los módulos de radiofrecuencia (RF) XBee son fabricados por Digi International Inc. Estos módulos facilitan y abaratan el despliegue de tecnología inalámbrica en dispositivos electrónicos, especialmente los utilizados en redes de dispositivos para ciudades inteligentes, agricultura de precisión, automatización industrial, redes de sensores, dispositivos médicos y aplicaciones de seguimiento de activos.
 

Un ecosistema completo

Gráfico del ecosistema XBeeDigi XBee forma parte de un sistema completo de módulos inalámbricos precertificados y programables, así como de pasarelas, adaptadores y software, todo ello diseñado para acelerar el desarrollo inalámbrico de las implantaciones globales.

En Digi XBee ecosistema ofrece a los desarrolladores de dispositivos una completa gama de soluciones de red de rápida implantación para la comunicación inalámbrica entre dispositivos, adaptadores y pasarelas. Un solo enchufe le permite conectarse a redes de dispositivos de todo el mundo. Puede preparar su diseño para el futuro y saber que estará cubierto para las nuevas tecnologías inalámbricas que vayan surgiendo.

Estas son algunas de las principales características de los módulos de Digi XBee de un vistazo:

  • Digi XBee 3.0 son configurables, con un módulo que soporta múltiples protocolos, incluyendo Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth, 802.15.4, DigiMesh, 868 MHz, 900 MHz, LTE celular Cat 1, LTE-M y NB-IoT.
  • Todos los módulos de Digi XBee admiten un lenguaje de comandos y una interfaz de comunicaciones comunes, por lo que cambiar de protocolo es fácil y, a menudo, puede hacerse sin ningún cambio físico o lógico. Esta flexibilidad reduce los costes de fabricación e ingeniería y ofrece a los fabricantes de equipos originales la posibilidad de ampliar rápidamente su hoja de ruta.
  • Todos los módulos XBee comparten un diseño de pines común y están disponibles en huellas compatibles. Los módulos Digi XBee están disponibles en tres factores de forma: agujero pasante, montaje en superficie y montaje en micro superficie, cada uno con una opción de antena.
  • Los módulos deDigi XBee están precertificados en varias regiones, lo que permite a los desarrolladores llegar al mercado rápidamente y con un coste menor.
  • Los dispositivos deDigi XBee se pueden supervisar, gestionar y actualizar con Digi Remote Manager®, que permite las actualizaciones masivas de firmware, la automatización, las alertas y la elaboración de informes desde un panel de control.

 

Digi XBee 3: La nueva generación de XBee

Basada en la tecnología integrada líder del sector, la serie 3 de Digi XBee ofrece mayor libertad de diseño con funciones fáciles de añadir y conectividad inalámbrica flexible. Digi XBee Los módulos 3 ofrecen ventajas en todos los aspectos: tamaño, peso y potencia.

El factor de forma Micro es ideal para aplicaciones compactas y portátiles. Con la programabilidad mejorada de MicroPython, es fácil realizar tareas informáticas en los bordes de la red, ya sea procesando información de sensores, reduciendo el consumo de energía o incluso utilizando Digi XBee 3 como procesador principal del dispositivo.

Digi XBee La arquitectura de módulos de 3 puede habilitar y ampliar rápidamente la conectividad inalámbrica con una amplia compatibilidad. Se ha conservado la interfaz de host estándar Digi XBee para mantener la compatibilidad con versiones anteriores, y se han añadido SPI y otras mejoras para una mayor flexibilidad.

La cadena de herramientas de Digi de hardware robusto, firmware probado, alta disponibilidad, actualización remota y gestión en línea crean un sistema en el que todos pueden confiar. Clientes de todo el mundo confían en la estabilidad de Digi para una fabricación de alta calidad y ciclos de vida de producto largos. Las funciones de marco de seguridad, identidad y privacidad de datos Digi TrustFence están integradas en los módulos Digi XBee 3. TrustFence utiliza más de 175 controles para proteger frente a ciberamenazas nuevas y en evolución. Desde la computación periférica hasta la migración futura, los módulos Digi XBee 3 ofrecen una conectividad compacta que puede reducir costes, acelerar el tiempo de comercialización y ampliar los ciclos de vida de los productos.
 

Digi XBee Herramientas

Digi XBee HerramientasLos desarrolladores de XBee tienen acceso a Digi XBee HerramientasUn conjunto de herramientas premiadas que apoyan todo el ciclo de vida del producto, promoviendo un desarrollo más rápido con menores costes.

Todas las etapas, desde el desarrollo inicial hasta la gestión del sistema desplegado, están habilitadas y guiadas por sistemas de software, hardware y nube que potencian el valor de los módulos de Digi XBee .

Aquí tienes una introducción a la suite Digi XBee Tools.
 

Herramientas de desarrollo

Las bibliotecas de código oficiales de Digi XBee están disponibles para ARMmbed, ANSI-C, Java, Python y MicroPython, además de un completo SDK móvil para el desarrollo Bluetooth. También hay librerías de terceros para usar con Arduino y Node. La aplicación de configuración Digi XCTU®para Windows, MacOS y Linux proporciona una interfaz GUI para sus dispositivos y sus redes, incluyendo herramientas para pruebas de alcance, análisis de espectro, acceso a consola, actualizaciones de firmware y mucho más.

Digi también suministra una línea completa de tarjetas de desarrollo XBIB para la evaluación de módulos y la creación de pruebas de concepto. Estas tarjetas pueden ampliarse con tarjetas hijas para proporcionar sensores o entradas adicionales, como GPS. Los clientes pueden diseñar sus propias tarjetas hijas según sus necesidades.

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Herramientas de fabricación

Una vez completado el desarrollo inicial, los módulos pueden configurarse en masa utilizando la herramienta Digi XBee Multi Programmer. Los operarios pueden programar hasta seis módulos simultáneamente en cada dispositivo, con registros para crear un seguimiento documental de la fabricación. Se pueden conectar otros multiprogramadores para aumentar aún más el número de módulos configurados simultáneamente.
 

Herramientas de despliegue

Cuando esté listo para desplegar dispositivos sobre el terreno, el asistente de redDigi XBee puede descubrir dispositivos en una red, visualizar esa red en un mapa, comprobar la potencia de la red y realizar actualizaciones de firmware por lotes para que los módulos ejecuten siempre el mejor código. El adaptador USBDigi XBee 3 facilita las pruebas con una sencilla memoria USB lo suficientemente robusta para su uso sobre el terreno, pero con un comportamiento idéntico al de un módulo Digi XBee normal. Por último, la aplicación móvilDigi XBee para iOS o Android le permite configurar y gestionar una red de radios Digi XBee 3 directamente desde su dispositivo móvil a través de Bluetooth. Las pasarelas Digi proporcionan acceso directo al protocolo IP desde redes locales o vía celular para la gestión remota.
 

Herramientas de gestión y escalabilidad

Digi Remote ManagerCon todo desplegado, los administradores de red pueden controlar sus sistemas Digi XBee directamente desde sus escritorios utilizando Digi Remote Manager. Esta herramienta de configuración, seguridad y gestión remota en línea automatiza la gestión y supervisión de los dispositivos. Permite a quienes gestionan las implantaciones de IoT controlar todo su sistema, incluso cuando crece hasta los miles de dispositivos... ¡o más!
 
Zigbee es un protocolo estupendo para muchos sistemas de detección y automatización de área local, por lo que fue uno de los primeros protocolos en ser admitidos en la plataforma Digi XBee . Al ser un estándar soportado por muchos fabricantes certificados, los dispositivos Zigbee pueden trabajar juntos para realizar tareas de aplicación y compartir datos sin tener en cuenta quién hizo originalmente el dispositivo.
 
Los módulos de radio de la marca XBee de Digi crean un completo ecosistema de desarrollo y comunicaciones que acelera el tiempo de comercialización y reduce los costes. Incluye Zigbee por sus muchas y excelentes características, a la vez que ofrece una serie de otros protocolos para cubrir las aplicaciones que requieren más ancho de banda, alcance, movilidad, conectividad o simplicidad, que Zigbee puede proporcionar. Digi XBees ofrece una interfaz estándar, programabilidad, configuración remota, muchas opciones de antena, comunicaciones de host UART o SPI, un ecosistema completo de adaptadores, bibliotecas de código, programas de configuración, aprovisionamiento y programas de prueba. Todos los Digi XBee son fiables, seguros y están diseñados para el retorno de la inversión, lo que los convierte en la mejor opción para una solución completa de hardware/firmware.
 

Cómo elegir el módulo XBee adecuado para su aplicación

¿Necesita ayuda para elegir el módulo perfecto de Digi XBee ? Considere lo siguiente: 

  1. Región: País o países en los que se desplegará el dispositivo, teniendo en cuenta la frecuencia y la potencia máxima. 
  2. Topología: Qué dispositivos deben comunicarse entre sí y cuál es su disposición física 
  3. Rendimiento: ¿Cuántos datos deben atravesar la red y con qué frecuencia se transmiten?
  4. Protocolo: ¿Necesita interconectarse con otros proveedores en un estándar abierto, o le conviene una red propietaria cerrada?
  5. Especificaciones: Consumo de energía, factor de forma, etc. ¿Necesita nodos durmientes? ¿Necesita tener en cuenta la duración de la batería o el espacio?
  6. Ubicación: ¿A qué distancia se encuentran sus dispositivos? ¿Cuál es la situación general del ruido de radio? ¿Hay obstáculos para la transmisión? ¿Habrá temperaturas extremas u otras consideraciones únicas?

¿Está pensando en la conectividad inalámbrica para un gran despliegue? Digi lo tiene todo cubierto, tanto si necesita ayuda para identificar los componentes adecuados para su aplicación, como si necesita servicios de diseño y construcción para acelerar el tiempo de comercialización. Póngase en contacto con nosotros para iniciar la conversación.
 

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