ZigBee vs WiFi en redes domóticas. 1

ZigBee vs WiFi en redes domóticas. Leave a comment

ZigBee vs WiFi

Hace unos meses General Electric (GE) publicó un estudio comparativo de eficiencia energética entre las tecnologías ZigBee y WiFi en su aplicación a las redes domésticas (home area networks HAN), que ha sido ampliamente recogido en diversos medios especializados, y ha abierto una interesante polémica entre GE y la WiFi Alliance. Según GE ZigBee es mucho más eficiente energéticamente que WiFi, y por lo tanto mucho más adaptado al uso en redes de sensores.

Estudio energético

Un equipo de ingenieros de GE han realizado un estudio sobre las tecnologías WiFi, Bluetooth y ZigBee, para determinar cual de ellas tendría un menor impacto energético en las redes energéticas domésticas, las denominadas “smart grids”.

Estas redes energéticas domésticas deben permitir la integración de las energías renovables, limitar los picos de consumo, y mejorar la eficiencia energética. Por ello es importante definir la tecnología más adecuada desde todos los puntos de vista, incluido el consumo energético de los dispositivos que conforman esas redes inteligentes. Bluetooth fue rápidamente desechado por su limitado radio de cobertura, y el estudio se centró en WiFi y ZigBee, con la conclusión de que los dispositivos basados en la tecnología ZigBee eran más económicos,y además su capacidad de generar redes con topología de malla provocaba considerables ahorros energéticos en sus aplicaciones a redes domésticas en general.

Hay que señalar que el interés de las compañías eléctricas por las redes energéticas inteligentes, no es altruista en absoluto, y el principal objetivo no es la eficiencia energética, sino una mejor gestión de su negocio y la expansión a otros servicios.

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Estudio de comunicaciones

Los sistemas de comunicaciones actuales aplicados a la lectura de contadores permiten una comunicación bidireccional de la compañía con la red doméstica del cliente. Esto significa que el contador no sólo emite sus lecturas hacia la central de la compañía eléctrica, sino que también puede recibir mensajes desde la compañía, incluida la orden de corte de suministro… aunque su mayor utilidad para las compañías será la de cambiar dinámicamente el precio de la electricidad según el coste de producción en cada momento, elevándolo en los momentos de mayor consumo, y bajándolo (o quizá no) en los de menor consumo. Para los usuarios las ventajas se concretarán en la posibilidad de instalar productos como centros domésticos de control que le permitan conocer y controlar costes y consumos en cada momento. O conectar las futuras redes domésticas de producción de energía verde. Pero lo realmente importante desde el punto de vista ciudadano es el hecho de que sea posible conectar redes generales con redes domésticas, cuyas posibilidades comentaré en otro post más adelante.

La importancia que estas redes energéticas inteligentes tendrán en el futuro obligan a las compañías a buscar la tecnología más adecuada. La elección de la tecnología de comunicaciones es crítica dado la dimensión que estas redes energéticas van a dquirir en un futuro muy cercano. Actualmente hay unos 120 millones de casas residenciales en Estados Unidos. Asumiendo que cada domicilio contará con cinco o seis dispositivos inteligentes conectados a la red energética, estamos ante una previsión de 720 millones de dispositivos que estarán consumiendo energía para comunicarse entre sí…sólo en Estados Unidos. Elegir la tecnología de comunicaciones que consuma menos, es un punto estratégico básico. Lo que nos importa de estos estudios, es que la misma tecnología utilizada en las redes energéticas se podrá utilizar para otras redes de sensores que serán el siguiente paso de la revolución tecnológica que estamos viviendo, y que enseguida tendrán utilidades directas sobre la vida cotidiana de cada uno.

Comparativa

Las redes en malla ofrecen ventajas en ahorro energético y mayor seguridad en la transmisión de datos ya que permite establecer rutas multi-camino, con itinerarios alternativos en caso de que uno o más nodos se bloqueen o queden fuera de servicio, aunque sólo sea momentáneamente. Esta es una de las características propias de la tecnología ZigBee que se está intentando conseguir en las redes WiFi. Sin embargo, según el estudio, “llevar esta tecnología (WiFi con topología de malla) a la madurez requerirá un tiempo significativo para que la industria desarrolle y comercialice los chips adecuados, y para conseguir un volumen suficiente para abaratar los costes de producción”.

La característica topología en estrella de las redes WiFi obliga a que todos los dispositivos reaccionen a las señales procedentes del controlador, aunque sólo uno de los dispositivos esté siendo consultado. El balance energético es desastroso con ese sistema: cada consulta conlleva consumo energético de todos los dispositivos de la red. Por otro lado mantener la compatibilidad con los actuales sistemas WiFi domésticos, obliga a que los chips WiFi sólo puedan estar en modo “dormido” por un período máximo de 1.6 segundos, lo que limita las ventajas de ahorro de este modo. El coste de los chips WiFi también es mayor que el de los chips ZigBee entre 2,00$ y 2,20 $ por dispositivo, y la mayor complejidad del procesador WiFi encarece esta tecnología en otros 11 dólares por dispositivo.

Finalmente GE decidió comparar el consumo real de ambas tecnologías en un escenario real con las mismas condiciones de tasa de datos, nivel de señal de radio, intervalos de transmisión, etc. El resultado fue que la red WiFi consumió de promedio 2,2 veces más que la red ZigBee implementada. WiFi presentó ventajas frente a ZigBee en la duración de los períodos de transmisión, lo que significa un importante ahorro energético, que sin embargo no fue suficiente para compensar la mayor eficiencia de ZigBee en los períodos de no-transmisión.

La conclusión final es claramente favorable a la tecnología ZigBee, pese a las protestas de la Alianza WiFi. Quizá el futuro esté en una nueva tecnología que reúna lo mejor de las dos. De momento el camino pasa por la integración de ambas en una misma red.

 

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