De nombreux capteurs et systèmes d'éclairage pour maison intelligente utilisent le protocole radio ZigBee économe en énergie. Les passerelles de maison intelligente permettent la communication avec d'autres systèmes de maison intelligente. Nous expliquons comment fonctionne ZigBee et quels produits pour maison intelligente sont compatibles.
ZigBee: les choses les plus importantes en un coup d'œil
- ZigBee est un protocole sans fil à faible consommation d'énergie pour la maison intelligente développé par la ZigBee Alliance.
- À partir de ZigBee 3.0, les appareils ZigBee de différents fabricants sont largement compatibles les uns avec les autres.
- Avec les réseaux dits maillés, la portée des appareils peut être augmentée, car les nœuds individuels agissent comme des répéteurs.
- Au sein d'un réseau, le ZigBee Bridge forme un pont entre les appareils et l'application de contrôle. De plus, certains ponts peuvent également communiquer avec des appareils WLAN et Bluetooth d'autres marques. Les produits ZigBee peuvent également être utilisés avec Google Home ou Apple HomeKit.
- Amazon Echo Plus, Echo Show et Echo Studio sont compatibles ZigBee. Cela signifie que les appareils ZigBee peuvent être contrôlés avec Alexa sans passerelle supplémentaire.
Qu'est-ce que ZigBee?
Les ordinateurs portables, les smartphones et les appareils domestiques intelligents utilisent différents protocoles radio pour la communication sans fil. Ils diffèrent par la plage de fréquences utilisée, la bande passante, la topologie du réseau et la manière dont les messages sont transmis.
L'Alliance ZigBee a développé le protocole radio basse énergie ZigBee à partir de 2002. L'association regroupe désormais plus de 230 entreprises, dont Samsung, Osram, Somfy, Amazon, Huawei et Ikea. Les objectifs déclarés sont une compatibilité élevée entre les appareils de différents fabricants, une faible consommation d'énergie et une norme ouverte.
Les produits certifiés avant la ZigBee Alliance fonctionnent avec n'importe quelle plate-forme compatible ZigBee.
Comment fonctionne ZigBee?
Tous les protocoles radio se composent de plusieurs couches selon le modèle OSI. Ces règles régissent les différentes tâches de communication. Cela comprend la transmission du signal physique, le cryptage, la prévention de la congestion des données et l'affichage dans les différentes applications. Les utilisateurs n'interagissent qu'avec le calque supérieur, tandis que les inférieurs fonctionnent en arrière-plan.
Dans les deux premières couches, comme Bluetooth, ZigBee utilise la norme IEEE 802.15.4, qui utilise la bande ISM (bande industrielle, scientifique et médicale) dans la gamme de fréquences de 2,4 GHz. De longues pauses dans la transmission des données sont une caractéristique de cette norme. Cela signifie que chaque nœud du réseau peut passer dans une sorte de mode veille, ce qui économise beaucoup d'énergie par rapport aux autres normes. Une pile bouton intégrée à un capteur ZigBee peut durer plusieurs années.
ZigBee se caractérise par une faible consommation d'énergie et une intercompatibilité élevée.
La spécification ZigBee définit la communication dans les couches supérieures (3 à 7). Les différents appareils ZigBee forment un réseau personnel sans fil (WPAN) pour communiquer entre eux. Chaque réseau ZigBee peut être identifié de manière unique par une adresse 64 bits.
ZigBee définit le protocole pour les couches 3 à 7 du modèle OSI. La couche supérieure Dotdot permet la communication avec d'autres normes radio.
Comment fonctionne un réseau ZigBee?
Un réseau ZigBee se compose d'un coordinateur, de routeurs et de terminaux. Les routeurs échangent des paquets de données entre eux. Le coordinateur est un routeur qui active également le réseau. Les terminaux ne communiquent qu'avec leur routeur. Vous êtes la plupart du temps en mode veille et consommez donc très peu d'énergie. Ils se connectent au routeur à intervalles définis et voient s'il contient des messages pour eux.
Les réseaux ZigBee utilisent la topologie en étoile, en arbre ou en maillage. La topologie en étoile prévoit un coordinateur / routeur et plusieurs périphériques terminaux. Ces derniers ne peuvent pas communiquer directement entre eux, mais uniquement via le coordinateur. Si ce nœud central échoue, l'échange de données n'est plus possible.
Dans la topologie arborescente, il y a un coordinateur, quelques routeurs et terminaux. Chaque appareil terminal (enfant) communique avec le routeur respectif (parent), le routeur avec le coordinateur dans une structure arborescente.
Dans la topologie maillée, les routeurs sont également mis en réseau les uns avec les autres. Cela permet à de nombreux chemins alternatifs de transporter des données du nœud A au nœud B. Pour cette raison, la plupart des systèmes de maison intelligente exploités par ZigBee utilisent des réseaux maillés. Jusqu'à 65 000 nœuds sont autorisés. D'un autre côté, les routeurs nécessitent plus d'énergie que les simples terminaux. Cela réduit la durée de vie des batteries.
Dans les réseaux maillés, les données peuvent être transmises malgré des nœuds défectueux.
Qu'est-ce qu'un pont ZigBee?
Le pont sert de pont entre les appareils intelligents ZigBee et l'application de contrôle sur le smartphone ou le cloud. Selon le fabricant, le pont est également appelé hub ou passerelle. Parfois, les ponts peuvent également contrôler les appareils ZigBee d'autres fabricants. Par exemple, le pont Philips Hue est capable de communiquer avec les poires Ikea Tradfri. Cela permet aux utilisateurs d'économiser de l'argent pour une deuxième passerelle.
De plus, les appareils ZigBee ne peuvent pas être facilement jumelés avec des appareils WLAN, Bluetooth ou Z-Wave car ils parlent une langue différente. Cependant, certaines passerelles ZigBee telles que le siège social de Homee, le Philips Hue Bridge ou le SmartThings Hub peuvent traduire entre les différentes normes sans fil. Cela signifie que les ampoules pour maison intelligente Philips Hue peuvent être utilisées avec les produits Google Home, par exemple, pour créer des routines, même si Google Home est basé sur le WiFi.
Les lampes Ikea Tradfri utilisent ZigBee. La passerelle forme le pont entre les sources lumineuses et l'application.
Jusqu'où va ZigBee?
La gamme de produits ZigBee Smart Home s'étend de 10 à 15 mètres. Cependant, il peut être augmenté dans les réseaux maillés. Les appareils individuels forment des nœuds de réseau qui agissent comme des répéteurs et amplifient le signal. Selon Signify (Philips Hue), des portées allant jusqu'à 100 mètres sont possibles.
Qu'est-ce que ZigBee 3.0?
Au-delà du protocole principal ZigBee, il y a eu des spécifications différentes dans le passé.
Par rapport au protocole ZigBee standard, ZigBee Pro (2007) offrait une sécurité améliorée et plus d'options de topologie. À l'instar de la norme sans fil EnOcean, Green Power a utilisé le principe de la récupération d'énergie, qui permet des capteurs autonomes en énergie. RF4CE (Radio Frequency for Consumer Electronics) a été utilisé pour contrôler à distance des appareils électriques avec des télécommandes. Communication régulée par ZigBee IP entre un réseau local et Internet. Chaque cahier des charges se composait de plusieurs modules en fonction du domaine d'application (domotique, éclairage, secteur de la santé).
En raison des différentes spécifications, les appareils domestiques intelligents ZigBee n'étaient souvent pas compatibles les uns avec les autres. En 2015, la ZigBee Alliance a annoncé le nouveau standard sans fil ZigBee 3.0, qui combine ZigBee Pro, Green Power, IP et RF4CE. Il est destiné à accroître l'interopérabilité entre les appareils de la maison intelligente et est compatible vers le bas.
Comment ZigBee assure-t-il la sécurité des données?
ZigBee utilise un cryptage AES symétrique avec une longueur de clé de 128 bits pour transmettre des données. À la fin de 2019, cependant, une faille de sécurité dans les lumières Philips Hue a été découverte, exploitant une faiblesse du protocole ZigBee. Cela a permis aux attaquants d'accéder au réseau via le pont. Dans une mise à jour logicielle ultérieure, le fabricant Signify a éliminé la vulnérabilité.
Qu'est-ce que DotDot?
DotDot (également connu sous le nom de ZigBee Cluster Library) est la couche d'application du protocole ZigBee dans le modèle OSI. En tant que langage universel pour les appareils IoT, DotDot permet également une communication simple entre les appareils domestiques intelligents dans différents réseaux. Pour cela, la bibliothèque ZigBee Cluster a été adaptée à d'autres protocoles. Cela donne aux appareils avec différentes normes radio telles que WiFi, Bluetooth, Z-Wave, NB-IoT et Sigfox un niveau commun sur lequel ils peuvent communiquer.
DotDot fournit un langage commun pour les produits de maison intelligente.
Quelles sont les différences entre ZigBee et les autres normes sans fil?
|
Taux de |
Gamme |
gamme de fréquences |
Consommation d' énergie |
Domaines d' application |
|
|---|---|---|---|---|---|
|
ZigBee |
250 kbit / s |
10 à 15 m |
2,4 GHz |
faible |
Capteurs, |
|
ACCÈS INTERNET SANS FIL |
1 000 à 1 |
50 m |
2,4 à 2,4835 GHz 5,0 à 5,7 GHz |
Haute |
Routeurs, |
|
Bluetooth |
1 à 3 Mbit / s |
10 m |
2 400 à 2 483 MHz |
faible |
Electronique grand public, |
|
Z-Wave |
9,6 à 40 Kbit / s |
30 m |
868 MHz |
faible |
Capteurs, |
|
EnOcean |
125 kbit / s |
30 m |
868 MHz |
très lent |
Capteurs, |
- WLAN: Le standard WLAN conventionnel WiFi 5 transmet les données plus de mille fois plus vite que ZigBee, mais il consomme également beaucoup d'électricité. Ceci est nécessaire lors de la transmission de la vidéo à partir d'une caméra de surveillance intelligente en raison de la grande quantité de données. Un thermostat à piles qui envoie uniquement la température, par contre, ne nécessite pas une bande passante aussi importante et bénéficie d'une norme sans fil plus économique comme ZigBee.
- Bluetooth: il offre également un taux de transfert de données plus élevé que ZigBee, mais avec une portée plus courte. Pour cette raison, Bluetooth est prédominant dans les casques sans fil et les appareils portables qui envoient des signaux à quelques mètres. En ce qui concerne les capteurs dans différentes pièces, ZigBee a clairement une longueur d'avance.
- Z-Wave: C'est le principal concurrent de ZigBee dans le domaine de la maison intelligente. Le protocole basse énergie est également utilisé avec de nombreux capteurs et sources lumineuses, offre une compatibilité élevée et, comme ZigBee, une longue portée grâce aux réseaux maillés. Cependant, la société américaine Silicon Labs détient les droits sur la technologie. Contrairement à ZigBee, Z-Wave n'est pas un standard open source. Cela signifie que les fabricants ne peuvent pas adapter le protocole.
- EnOcean: Utilisé uniquement avec des capteurs à très faible consommation d'énergie qui génèrent de l'électricité à travers les différences de température et les mouvements et se gèrent ainsi sans batteries ni sources d'alimentation externes. ZigBee 3.0 prend également en charge cette fonction avec la spécification Green Power. Dans l'ensemble, EnOcean est moins courant que ZigBee.
Quels sont les avantages et les inconvénients de ZigBee?
Avantages de ZigBee
- Faible consommation d'énergie: les capteurs et autres appareils domestiques intelligents peuvent se débrouiller avec leurs piles pendant des années.
- Compatibilité élevée: l'Alliance ZigBee compte plusieurs centaines de membres, dont des fabricants tels qu'Osram, IKEA, Belkin et Signify. À partir de ZigBee 3.0, les produits pour la maison intelligente de différents fabricants peuvent être mis en réseau plus facilement.
- Code open source: Le code ZigBee est accessible à tous. Les fabricants sont ainsi libres d'implémenter des fonctions supplémentaires dans leurs produits.
- Longue portée: dans les réseaux maillés, les nœuds agissent comme des répéteurs. Dans les grandes maisons et appartements, cela améliore considérablement la portée par rapport au WLAN.
Inconvénients de ZigBee
- Compatibilité entre les appareils ZigBee: Le code open source était particulièrement désavantageux dans le passé sous l'aspect de la compatibilité. Étant donné que chaque fabricant a mis en œuvre des spécifications supplémentaires, les anciens appareils ZigBee de différentes marques ne sont pas nécessairement compatibles les uns avec les autres. Cependant, depuis l'introduction de ZigBee 3.0, la norme est devenue plus uniforme.
- Compatibilité avec d'autres normes sans fil: si vous souhaitez mettre en réseau des produits ZigBee Smart Home avec des périphériques WLAN ou Bluetooth, vous avez besoin d'une passerelle. Étant donné que de nombreux systèmes de maison intelligente tels que HomeKit ou Google Home reposent sur le WLAN, les utilisateurs doivent planifier les coûts d'une passerelle.
Amazon Alexa, Apple HomeKit et Google Smart Home prennent-ils en charge ZigBee?
- Si vous contrôlez vos appareils domestiques intelligents via Alexa, l'Echo Plus, l'Echo Show ou l'Echo Studio sont un hub domestique intelligent qui peut également contrôler les appareils ZigBee. Avec la commande «Découvrir mes appareils», Alexa recherche les composants de la maison intelligente existants.
- Les produits Google Home ne peuvent pas communiquer directement avec les appareils ZigBee. Une passerelle comme le SmartThings Hub de Samsung ou le Philips Hue Bridge résout le problème. Avec cela, par exemple, les prises SmartThings peuvent être activées et désactivées via l'Assistant Google.
- Les produits Apple HomeKit ne peuvent être couplés directement qu'avec des appareils Wi-Fi ou Bluetooth Smart Home. Une passerelle aide ici aussi. Le Homee Smart Home Center, par exemple, est compatible HomeKit. Le Mixtile Hub de la marque chinoise Focalcrest se traduit également entre les appareils HomeKit et ZigBee.
Quels systèmes de maison intelligente utilisent ZigBee?
- Philips Hue
- Ikea Tradfri
- Osram
- Xiaomi
- Samsung SmartThings
- Maison intelligente Homee
- Bosch
Quels produits pour la maison intelligente utilisent ZigBee?
Lampes compatibles ZigBee
- Philips Hue
- Osram Smart +
- Paulmann LED
- Sengled (Telekom Magenta)
- Ikea Tradfri
- Shyne
- Immax Neo Smart LED
- Éclairage Q Smart Home (Groupes Neuhaus Lightning)
- Éclairage LED à gradation on / off LG
- Lumière Müller
Capteurs de mouvement, capteurs d'eau et capteurs de température compatibles ZigBee
- Détecteur de mouvement extérieur Philips Hue, détecteur de mouvement
- Détecteur de mouvement Osram Smart +
- Détecteur de mouvement Schwaiger
- Samsung SmartThings (capteur de fenêtre et de porte, capteur d'eau)
- Capteur de porte et de fenêtre Ecolink
- Faites confiance au capteur de mouvement pour maison intelligente
- Capteur d'eau pour maison intelligente Heiman
- Capteur d'eau Zipato
- Capteur d'eau Xiaomi
- Capteur d'eau Trust ZWLD-1000
- Capteur de température intelligent Aqara (Xiaomi)
- Capteur de température et d'humidité Somfy
- Mini capteur de température Lupus Electronics
- Capteur de température et d'humidité Bitron
- Capteur d'alarme WeMo (Belkin)
Interrupteurs, capteurs de gradation et prises compatibles ZigBee
- Commutateur Tahoma
- Commutateur intelligent Tint / Müller-Licht
- Commutateur intelligent Sonoff Touch
- Prise Ikea Tradfri
- Prise Osram Smart +
- Prise Ledvance Smart +
Détecteurs de fumée et sirènes d'alarme compatibles ZigBee
- Détecteur de fumée Telekom Smart Home (Bitron Home)
- Détecteur de fumée Tuya Smart Home
- Détecteur de fumée W4 (Honeywell)
- Sirène extérieure SwannOne
- Sirène d'alarme Heiman ZigBee
- Détecteur de monoxyde de carbone Heiman ZigBee
Serrures intelligentes compatibles ZigBee
- Serrure de porte intelligente 365plusZ3 (Samsung)
- Pêne dormant Smartcode SmartCode de Kwikset
