Tecnologías inalámbricas: diferencias y usos de WiFi, Bluetooth, Zigbee y Z-Wave

Ahora bien, ¿qué son exactamente estas tecnologías inalámbricas? Y cuáles son las principales ventajas o inconvenientes entre ambas. Si estás pensando en comprar algún producto conectado como bombillas inteligentes, por ejemplo, entonces seguramente ya hayas oído hablar de estas tecnologías.

Todas tienen en común que nos permiten prácticamente “lo mismo”. Es decir, conseguir conectar determinados aparatos o dispositivos de forma inalámbrica. Pero no todos funcionan igual, como es lógico. Lo más habitual que veremos en la mayoría de los gadgets que compremos en el día a día es WiFi o Bluetooth. Por ejemplo, utilizas el WiFi o el Bluetooth para conectarte a tu cámara desde el teléfono móvil o a la impresora portátil para enviar fotos que vas a imprimiré. Pero no son las únicas que sirven para la transmisión de datos. Repasamos las características de Bluetooth, WiFi, Zigbee o Z-Wave. Qué diferencia hay entre ellas, qué ventajas tiene cada una o cuál puede ser más recomendable según lo que busques.

Bluetooth

El Bluetooth es una de las tecnologías con las que más familiarizados estamos. La usamos para escuchar música del teléfono móvil en el altavoz inalámbrico, para hablar por teléfono con el manos libres del coche o para sincronizar tu smartwatch a través de la aplicación. Esta tecnología nace de la mano de Ericsson y un conjunto de compañías del sector tecnológico al que posteriormente se unieron otras empresas como el propio Microsoft con el objetivo de acaba. El trabajo conjunto de todas ellas hizo que esta tecnología tuviera una rápida aceptación por parte de los fabricantes y que pronto la convirtiésemos en parte de nuestro día a día, con mejoras y versiones.

Gracias a esta tecnología inalámbrica es posible conectar varios dispositivos y que intercambien información entre ellos de manera cómoda y sencilla. Tanto es así, que llevamos ya mucho tiempo utilizando el Bluetooth para transferir contenido entre dispositivos o para conectarnos desde ellos a algunos sistemas como los manos libres. Y es que se trata de una tecnología para la transferencia de voz y datos.

Desde su nacimiento, esta tecnología ha ido evolucionando y mejorando hasta día de hoy, donde el Bluetooth 5.0 es capaz de ofrecer una conexión entre dispositivos a una distancia mayor y una velocidad de transmisión que llega hasta los 2Mbps. Pero eso no es todo, ya que, además, esta última versión del estándar ofrece un consumo de energía de hasta 2,5 veces menos que la versión anterior, lo que garantiza un menor gasto de la batería de los dispositivos.

Características del Bluetooth

Entre las principales características de esta tecnología, encontramos:

• Opera en la banda ISM libre entre los 2.402 y los 2,480GHz, por lo que no requiere de ninguna licencia.
• Su alcance depende de la potencia de emisión con la que disponga el equipo transmisor y si estamos en interior o al aire libre.
• Está orientada a la conexión punto a punto o red de malla de pocos nodos.
• Velocidad máxima de transmisión de datos 2Mbps.
• Dificultad para atravesar ciertos obstáculos como paredes.
• Su uso está principalmente enfocado a ordenadores de sobremesa, portátiles, dispositivos móviles o de salida de audio, manos libres, dispositivos deportivos o de domótica e incluso en juguetes, tecnología médica o industria.

WiFi

Junto con el Bluetooth, es improbable que nunca hayas escuchado la palara WiFi. Nos queda bastante claro que nos sirve para conectarnos a Internet desde el móvil en casa o para conectarnos a una cafetería de forma inalámbrica cuando necesitamos trabajar. Pero no solo nos permite esto, sino que la tecnología inalámbrica funciona como transmisión de datos para, por ejemplo, conectarte a tu cámara de fotos y transferir las imágenes sin necesidad de utilizar ningún cable entre la propia cámara y el teléfono móvil. Son muchas sus posibilidades.

WiFi viene de Wireless Fidelity o lo que viene a ser lo mismo, Fidelidad inalámbrica. Se trata de una tecnología inalámbrica de transmisión de datos utilizada para Internet basada en ondas de radio, como la propia radio, la televisión o la telefonía móvil. Ahora bien, las frecuencias que se utilizan son distintas, concretamente el WiFi utiliza la de 2,4GHz y 5GHz.

Estándares de conectividad WiFi

El último estándar de conectividad WiFi que empezaremos a encontrar a partir de ahora en cada vez más dispositivos es el WiFi 6, anteriormente conocido como WiFi 802.11ax. Sin embargo, recientemente la WiFi Alliance ha rebautizado las numeraciones de las versiones pasando a ser WiFi 6, WiFi 5 y WiFi 4 lo que sería anteriormente el estándar 802.11ax, 802.11ac y 802.11n respectivamente.

Un nuevo estándar que básicamente llega para ofrecer una mayor velocidad, mejor rendimiento, mayor capacidad para tener muchos dispositivos conectados y una mejor eficiencia energética. En los diez años que separan el WiFi 4 del WiFi 6, podemos decir que la velocidad máxima de transferencia ha pasado de los 600 Mbit/s que ofrecía el WiFi 802.11n en 2009 hasta los 9608Mbit/s del WiFi 6, pasando por una velocidad máxima de 6933 Mbit/s del WiFi 5 o 802.11ac.

En lo que a los usos se refiere, la tecnología WiFi nos ofrece el acceso a Internet desde diferentes dispositivos al conectarse a una red determinada, al tiempo que vincula diferentes equipos entre sí de manera inalámbrica.

El alcance de las redes WiFi depende de varios factores como son la banda de frecuencia, la salida de potencia de radio, sensibilidad del receptor, ganancia y tipo de antena, etc. Además, recordemos que también es posible ampliar su alcance con el uso de antenas o repetidores direccionales.

Características del WiFi

Entre las principales características del WiFi hay que destacar:

• Opera en la banda de frecuencia de 2.4 GHz y 5GHz
• Su alcance depende de muchos factores, pero es mucho mayor al del Bluetooth.
• Permite la conexión a Internet de diferentes dispositivos y puede usarse también para conectar dispositivos entre sí dentro de una red.
• Velocidad máxima de transmisión de datos 9,6Gbps para WiFi 6.
• Dificultad para atravesar ciertos obstáculos y puede encontrar interferencias con otras ondas que emiten en las mismas frecuencias.
• Su uso es quizás el más extendido y de ahí que a día de hoy podamos encontrar un montón de dispositivos conectados.

Zigbee

Por su parte, Zigbee un protocolo de comunicación inalámbrico que hace uso de ondas de radio de baja energía para permitir que ciertos dispositivos se comuniquen entre sí. En este caso no lo vemos en aparatos tan del día a día, pero sí en muchos dispositivos de domótica e inteligentes como puede ser un chip para convertir en inteligente tu aire acondicionado o un termostato que hayas comprado para controlar desde el teléfono. De esta manera, es posible crear una pequeña red inalámbrica con dispositivos que se conectan entre sí a través de una red mesh o malla.

Es decir, utilizan un lenguaje de comunicación común entre ellos sin necesidad de que cada uno esté conectado al router de manera individual. Para ello, es necesario el uso de un puente o hub, un dispositivo que será el que se conecte a Internet y el encargado de repartir la señal entre el resto de los dispositivos conectados a él.

Ventajas

Las principales ventajas de esta tecnología es que ayuda a evitar la saturación de la red, algo muy importante cuando son muchos los dispositivos conectados a una misma red, es más simple y menos costosa que Bluetooth o WiFi y ofrece un bajo consumo de energía. Los principales inconvenientes por otro lado es la necesidad de usar un dispositivo que haga de puente y que las distancias de transmisión son menores. Además, el hecho de que Zigbee sea un protocolo abierto (a pesar de ser manejado por la Alianza Zigbee), permite que ciertos fabricantes puedan modificarlo para que los hubs solo sean compatibles con sus propios dispositivos.

Dicho eso, se puede decir que el protocolo de conexión inalámbrica Zigbee está destinado a aplicaciones que requieren un bajo consumo de energía y no requieren grandes velocidades de transferencia de datos. Las áreas de aplicación más habituales son la domótica, sensores de redes inalámbricas, sensores de humo o movimiento, recolección de datos médicos e incluso sistemas de control industrial específicos.

Características

Por lo tanto, entre las características más reseñables de Zigbee, encontramos:

• Requiere del uso de un dispositivo puente o hub.
• Sistema de red en malla.
• Los dispositivos no se conectan de forma individual a Internet.
• Ofrece un bajo consumo de energía.
• Alcance reducido, entre 10 y 20 metros.
• Velocidades de transferencia de datos muy bajas, velocidad definida de 250 kbit/s.
• Principalmente para uso en la domótica, sensores, recolección de datos que no requieren de altas velocidades, juguetes, etc.
• Es un protocolo abierto.

Z-Wave

Z-Wave es junto con Zigbee los dos protocolos de comunicación inalámbrica alternativos al WiFi o Bluetooth. Ahora bien, a pesar de que ambos funcionan como un sistema de red en malla, existen ciertas diferencias entre ambos. La primera diferencia es que Zigbee es un protocolo abierto manejado por Zigbee Alliance, mientras que Z-Wave es privado. Algo que, sin duda, puede ser ser un arma de doble filo, es decir, una ventaja en ciertos aspectos y para otro un inconveniente.

Ventajas

Y es que el hecho de que sea cerrado garantiza que todos los dispositivos compatibles podrán funciones sin ningún problema entre ellos. Sin embargo, con Zigbee se puede dar que ciertos fabricantes lo adapten a su antojo y que únicamente permitan la compatibilidad de dispositivos del propio fabricante.

Z-Wave tiene un mayor rango o alcance que Zigbee (hasta 100m) y suele ofrece una mayor estabilidad en las conexiones, mientras que Zigbee admite mayor cantidad de dispositivos conectados, 65000 frente a poco más de 200. Sin embargo, este es un detalle que no nos va a influir si el uso va a ser doméstico.

Sobra decir que al igual que Zigbee, Z-Wave también requiere del uso de un hub o puente para poder conectar y administrar los dispositivos IoT que utilicemos. En lo que a la compatibilidad se refiere, el hecho de que Zigbee use la frecuencia 2,4GHz, hace que, si en algún momento nos queremos llevar nuestros dispositivos a otro país, no tendremos problema en utilizarlo. Sin embargo, Z-Wave utiliza diferentes frecuencias de radio en diferentes países, lo que significa que no podremos usarlos en países donde se usan diferentes frecuencias.

Características

Por lo tanto, como características principales de Z-Wave hay que destacar:

• Requiere del uso de un dispositivo puente o hub.
• Sistema de red en malla.
• Los dispositivos no se conectan de forma individual a Internet.
• Ofrece un bajo consumo de energía.
• Alcance máximo 100m.
• Velocidades de transferencia de datos muy bajas, velocidad máxima de 100 kbit/s.
• Principalmente para uso domótico, control de elementos del hogar, sensores, elementos electrónicos de seguridad, puesta en marcha de aparatos electrónicos o entretenimiento.
• Es un protocolo cerrado.

RFID

La tecnología RFID (Radio Frecuency Identification) es un método de almacenamiento y recuperación remota de la información, que se basa en las etiquetas (es decir, tags o transpondedores) en las se van almacenando distintos tipos de datos. Cuando los tags están en el área de acción de un lector RFID, este envía una señal y así la etiqueta le manda información que almacene en la memoria. Esto significa que nos podrá llegar información de una etiqueta sin necesidad de que el lector y el transpondedor estén en contacto directo y físico. Aun así, la distancia a la que pueden funcionar será marcada por la potencia de transmisión máxima y mínima del receptor.

El rango normal de las señales de radiofrecuencia que emplea el RFID suelen ser 125 KHz, 13,56 MHz, 433-860-960 MHz y 2,45 GHz.

Características

Los sistemas de identificación por radiofrecuencia suelen tener cuatros elementos normalmente. Estos son:

• Etiqueta RFID: ya os hemos hablado de ello. También se denominan tag o transpondedor, ya que es capaz de combinar en un mismo receptor el transmisor y el receptor. La etiqueta se compone a su vez en tres elementos:
  • Chip: se sitúa en sustrato rígido, por ejemplo, en fibra de carbono FR4 de los circuitos impresos, o en uno flexible.
  • Antena: también puede estar en un sustrato rígido o flexible, aunque la antena se realiza en materia metálico con cobre.
  • Sustrato: es donde están contenidos tanto la antena como el chip.

Los propios tags pueden ser de dos tipos:

• • Pasivos: son aquellos que no tiene fuente de alimentación, recibiendo toda potencia del propio lector. Por eso este tipo de tags no puede emitir información siempre que quieran, sino que lo hacen solo cuando el lector lo autoriza.
  • Activos: son aquellos que sí poseen fuente de alimentación y que están transmitiendo de manera continuada su señal con la información que tengan.

• Lector: el lector se encarga de transmitir la energía suficiente al tag para que este pueda enviar la información que tiene almacenada. Tiene dos módulos de radiofrecuencia, ya que es transmisor y emisor al mismo tiempo. Además, posee una unidad de control y una antena que sirve para identificar los tags.
• Dispositivo controlador: suele ser un móvil o un ordenador encargado de ejecutar una aplicación que es capaz de procesar todos los datos de uno o varios lectores RFID. Desde aquí también se pueden mandar órdenes.
• Middleware: es el software encargado de leer, filtrar, descifrar y manejar la información que llega de los controladores cercanos.