¿Qué es Zigbee? Cómo funciona el protocolo mallado Zigbee

Zigbee es un protocolo inalámbrico mallado de bajo consumo para sensores, contadores y controles. Funciona sobre la norma de radio IEEE 802.15.4, normalmente a 2,4 GHz, y envía tramas pequeñas a 250 kbit/s. Los dispositivos alimentados por red actúan como routers que retransmiten las tramas de sus vecinos, de modo que las lecturas saltan de dispositivo en dispositivo hasta llegar a un único coordinador en un gateway, y la red encuentra otra ruta cuando desaparece un router. Los dispositivos a batería duermen casi todo el tiempo y pueden funcionar años. La Connectivity Standards Alliance (antes Zigbee Alliance) mantiene la especificación, y Zigbee 3.0, ratificado a finales de 2015, es la versión que llevan la mayoría de los dispositivos instalados y actuales.

Zigbee de un vistazo

Coordinador, routers y dispositivos finales

Una red tiene exactamente un coordinador. El número de routers decide lo bien que la malla cubre un edificio: cada router añade cobertura y rutas alternativas. No dé por hecho que todo dispositivo alimentado por red es un router; compruebe el tipo de nodo en su hoja de datos. Los dispositivos finales nunca retransmiten, así que una planta de sensores a batería sin routers cerca depende de los routers de otras plantas.

Cómo enruta y se repara la malla Zigbee

Cuando un dispositivo necesita una ruta hacia otro, puede difundir una solicitud de ruta, y los routers que la reenvían crean una entrada en su tabla de rutas para la mejor ruta encontrada. Como casi todo el tráfico de una red de sensores va al coordinador, este suele anunciar rutas many-to-one: cada router aprende con una sola difusión su siguiente salto hacia el coordinador, y el coordinador responde mediante enrutamiento de origen.

La autorreparación significa que un enlace roto desencadena una nueva búsqueda de ruta y la trama toma otro camino. Solo funciona si existe otro camino. Si un router se apaga, se aísla por mantenimiento o se retira, los dispositivos finales que lo usaban como padre tienen que encontrar otro al alcance. Si no lo hay, dejan de informar hasta que vuelve el router.

Cada salto retransmite la trama en el mismo canal. Una lectura que cruza tres saltos usa el canal tres veces, así que una cadena larga de routers a lo largo de un pasillo llena el canal antes que una malla plana con varias rutas hacia el gateway. Una regla práctica de diseño: coloque los routers de forma que cada zona tenga al menos dos routers a un salto.

Zigbee 3.0, clústeres y atributos

Antes de Zigbee 3.0, los dispositivos se certificaban para un perfil de aplicación, como Home Automation o Smart Energy, y los perfiles no siempre funcionaban juntos. Zigbee 3.0 fusionó en uno los perfiles de vivienda y edificio, con reglas comunes de unión, seguridad y descubrimiento de dispositivos. Los dispositivos se certifican con Zigbee 3.0 desde 2016, y es la versión que llevan la mayoría de los dispositivos instalados y actuales. El 18 de noviembre de 2025, la Connectivity Standards Alliance anunció Zigbee 4.0 y Suzi, una variante por debajo de 1 GHz.

Lo que un dispositivo puede comunicar lo define la Zigbee Cluster Library (ZCL). Un clúster es un grupo de atributos y comandos para una función, identificado por un número:

Dos dispositivos pueden estar certificados Zigbee 3.0 y admitir clústeres o atributos opcionales distintos. Un enchufe que informa la potencia en el clúster Electrical Measurement pero no un total de energía en el clúster Metering no le dará kWh sin una integración en el gateway. Lea la lista de clústeres y atributos antes de elegir un dispositivo, no solo el logotipo de certificación. Los valores son enteros escalados: el total del clúster Metering tiene un multiplicador y un divisor que convierten el recuento bruto en kWh.

Los dispositivos envían las lecturas mediante informes de atributos: el gateway configura para cada atributo un intervalo mínimo, un intervalo máximo y un cambio a informar, y el dispositivo informa cuando el valor cambia en esa cantidad o cuando pasa el intervalo máximo. Esos tres números deciden lo actuales que son los datos y lo ocupado que está el canal.

Seguridad y unión en Zigbee

Cada trama de una red Zigbee se cifra y autentica con AES-128 mediante la clave de red. El centro de confianza, normalmente el coordinador, entrega la clave de red a un dispositivo nuevo cuando se une, protegida por una clave de enlace.

Los dispositivos antiguos usaban una clave de enlace por defecto conocida por todos, así que cualquiera que escuchara durante una unión podía obtener la clave de red. Zigbee 3.0 añade los códigos de instalación: un código impreso en el dispositivo del que el centro de confianza deriva una clave de enlace única, de modo que la clave de red nunca viaja protegida solo por una clave conocida públicamente. Use códigos de instalación cuando los dispositivos los admitan, abra la red a nuevas uniones solo mientras añade dispositivos y lleve un registro de los dispositivos que se han unido.

Zigbee y Wi-Fi en 2,4 GHz

Los canales Zigbee 11 a 26 están separados 5 MHz entre 2405 y 2480 MHz. Los canales Wi-Fi 1, 6 y 11 cubren la mayor parte de la banda, y los canales Zigbee 15, 20, 25 y 26 quedan en los huecos entre ellos. Un canal Zigbee que se solapa con un punto de acceso muy usado pierde tramas en el borde de la malla. Revise los canales Wi-Fi en uso antes de elegir el canal Zigbee, y de nuevo cuando la instalación añada puntos de acceso. La comparación entre Zigbee y LoRaWAN incluye el plan de canales completo y los fallos que hay que vigilar.

Zigbee comparado con otros protocolos inalámbricos

Matter, el estándar doméstico más reciente, funciona sobre Thread y Wi-Fi, no sobre Zigbee; los dispositivos Zigbee llegan a los sistemas Matter a través de un puente. Para sensores repartidos por un campus o bajo tierra encaja mejor una red de largo alcance como LoRaWAN, y muchas instalaciones usan las dos.

Ejemplo práctico: cubrir una sala técnica y una planta de oficinas

Un edificio de dos plantas tiene 40 circuitos que medir en dos cuadros de distribución en la primera planta, 12 sensores de temperatura repartidos por los 2500 m² de oficinas de esa planta y un gateway en el cuarto de comunicaciones de la planta baja. Los monitores de energía de los dos cuadros son routers alimentados por red. Según la media de EpiSensor, un dispositivo alimentado por red cubre unos 1000 m² de superficie comercial, así que 2500 m² necesitan tres routers para una cobertura simple y unos cinco, bien repartidos, para que cada sensor tenga dos padres posibles. Los monitores de los dos cuadros aportan dos; tres enchufes o relés alimentados por red, repartidos por el resto de la planta, aportan los demás. Un balance de enlace para la puerta de acero del cuadro, con la calculadora de balance de enlace radioeléctrico, muestra si hace falta un router fuera del cuadro para que los monitores de dentro lleguen a la malla.

Zigbee con EpiSensor

Todos los dispositivos inalámbricos de EpiSensor usan Zigbee. La Gateway ZGW-20 es el coordinador y ejecuta Edge, que guarda y procesa las lecturas en la instalación. Cada dispositivo de EpiSensor alimentado por red, como el monitor eléctrico ZEM, actúa de router en la malla; cada uno alcanza hasta 50 m en interiores y 300 m en exteriores, y una Gateway admite hasta 250 dispositivos. Los dispositivos Zigbee de otros fabricantes se unen a la misma red, y la lista de dispositivos Zigbee muestra cómo se conecta cada uno a Edge y qué clústeres comunica.