ZigBee : découvrez le protocole de communication pour objets connectés

Vous avez entendu parler de ZigBee mais vous ne savez pas ce que c’est ? Vous souhaitez en savoir plus sur ce protocole de communication pour objets connectés ? Rapide, fiable et compatible avec un large éventail d’appareils, ce protocole offre de nombreux avantages et fonctionnalités. 

C’est quoi une passerelle ZigBee ?

En termes simples, Zigbee est un protocole sans fil utilisé pour permettre aux appareils intelligents de communiquer entre eux sur un « PAN » (Personal Area Network). Nous avons par exemple les ampoules, les prises électriques, les serrures intelligentes, les détecteurs de mouvement ou les capteurs de porte.

Découvrez maintenant qu’est ce que la technologie ZigBee et quelles sont ses avantages.

Pourquoi utiliser la technologie ZigBee ?

Aucun protocole pour maison intelligente ne peut prétendre être parfait ou le mieux adapté à une application particulière. Il est donc utile de se rappeler que le choix d’un contrôleur pour maison intelligente qui prend en charge plusieurs protocoles (tels que ZigBee, Z-Wave et WiFi) ainsi que des intégrations pour d’autres services propriétaires et basés sur le cloud est la meilleure solution pour la plupart des gens.

Les principales différences de la technologie ZigBee par rapport à une autre réside dans ses avantages tels qu’une portée de plusieurs mètres en intérieur et une faible consommation d’énergie.

ZigBee découvrez le protocole de communication pour objets connectés

En quoi ZigBee est utile pour une maison intelligente ?

Cela dit, ZigBee a un certain nombre de raisons convaincantes pour être le cœur de votre système domotique, y compris :

  • Options d’éclairage : Zigbee a une longue histoire avec l’éclairage. Il y a beaucoup plus d’options pour les dispositifs basés sur Zigbee que tout autre protocole de maison intelligente. Cela comprend les ampoules LED, les bandes LED à changement de couleur, les interrupteurs d’éclairage, les modules de gradation ; et bien plus encore.
  • Faibles besoins en énergie : Jusqu’à 10 ans d’autonomie de la batterie.
  • Optimisé pour les appareils à piles : En raison de la façon dont les appareils alimentés par piles « dorment » et une consommation en énergie extrêmement faibles de Zigbee. Il est parfaitement adapté aux appareils intelligents tels que les détecteurs de mouvement, les détecteurs de porte et les détecteurs d’eau.
  • Stabilité : Zigbee est un véritable réseau auto-réparateur. Les appareils se réacheminent automatiquement lorsqu’un appareil est hors ligne.
  • Sécurité : Zigbee utilise un cryptage AES 128 bits. Le même type que celui utilisé par les services bancaires en ligne.
  • Mises à jour du micrologiciel : Les mises à jour du micrologiciel par voie hertzienne (OTA) ont toujours été une caractéristique clé de Zigbee. Elles permettent aux dispositifs intelligents d’être mis à jour simplement et rapidement.
  • Capacité : Contrairement aux autres protocoles, Zigbee prend en charge des milliers d’appareils dans un seul réseau. Jusqu’à 65 000 ! C’est plus qu’il n’en faut, même pour les plus grandes maisons. Cela signifie que vous n’aurez pas besoin de gérer plusieurs réseaux.
  • Abordabilité : Les appareils Zigbee sont dans l’ensemble très abordables, souvent beaucoup moins chers que les appareils similaires issus d’autres technologies telles que Z-Wave et WiFi.

ZigBee

Comment fonctionne la technologie ZigBee ?

Zigbee est une norme ouverte pour un réseau maillé sans fil de faible coût et de faible puissance, destiné au développement à grande échelle de dispositifs pour les applications de contrôle et de surveillance sans fil. En s’appuyant sur la couche physique et le contrôle d’accès au support définis dans la norme IEEE 802.15.4, il prend en charge de manière native les réseaux maillés et offre des communications sécurisées par défaut.

Avec les dispositifs basés sur Zigbee, vous obtenez un système robuste, résilient et autogéré. Les dispositifs Zigbee sont souvent beaucoup plus simples que les dispositifs utilisant d’autres protocoles tels que Z-Wave. Ils préfèrent se concentrer sur des tâches spécifiques telles que la détection de mouvement ou la variation d’intensité d’une lumière par exemple.

De quoi ai-je besoin pour un réseau ZigBee ?

Pour un système typique de maison intelligente, un réseau Zigbee de base peut être formé en utilisant seulement trois composants :

  • Coordinateur Zigbee (ZC) : Il s’agit généralement du contrôleur de la maison intelligente (parfois appelé hub, passerelle ou pont). Son rôle est d’établir le réseau informatique lui-même, de configurer et de maintenir la sécurité, d’ajouter des dispositifs au réseau et de gérer les communications entre eux. Il ne peut y avoir qu’un seul coordinateur dans le réseau Zigbee et il doit être alimenté en permanence.
  • Routeur Zigbee (ZR) : Les routeurs Zigbee sont des appareils alimentés en permanence par le secteur et constituent la colonne vertébrale du réseau Zigbee. Ils dirigent les communications entre les appareils pour créer une route littérale d’un appareil à un autre. Il peut y avoir de nombreux routeurs dans le réseau Zigbee et ce sont généralement des dispositifs intelligents tels que des ampoules, des prises, des fiches, des interrupteurs et des modules d’appareils. Généralement tout dispositif Zigbee est alimenté par le secteur.
  • Dispositif d’extrémité Zigbee (ZED) : Les dispositifs d’extrémité sont les dispositifs les plus basiques du réseau, ils peuvent seulement envoyer ou recevoir des données, ils ne peuvent pas effectuer de tâches de routage. Cela signifie qu’ils ne peuvent communiquer qu’avec les routeurs Zigbee ou directement avec le coordinateur Zigbee. Les dispositifs finaux sont généralement alimentés par des piles et sont typiquement des dispositifs intelligents ; tels que des capteurs de mouvement, des capteurs de porte, des capteurs de température et des serrures de porte.

L’utilisation de Zigbee est-elle payante ?

Non ! Zigbee est déjà intégré dans les appareils de la maison intelligente que vous choisissez d’utiliser. Il n’y a donc aucun frais ni aucune charge supplémentaire pour profiter de cette technologie.

Compatibilité et interopérabilité de Zigbee 3.0

Au cours des premières années, les appareils intelligents Zigbee utilisaient souvent des protocoles « fermés » au niveau de la couche d’application. Ce qui signifiait que les produits de différents fournisseurs ne pouvaient pas interagir, mais heureusement, la norme a fait l’objet de nombreuses nouvelles versions pour améliorer ce point.

De manière générale, deux profils Zigbee sont utilisés : Zigbee Light Link (ZLL) et Zigbee Home Automation (ZHA). Les appareils de chaque profil devraient fonctionner ensemble dès la sortie de l’emballage. Tant que votre contrôleur Smart Home prend en charge un profil spécifique, les appareils de ce profil devraient fonctionner avec lui.

Zigbee utilise également une seule fréquence à l’échelle mondiale : la bande de 2,4 GHz. Cela signifie que vous pouvez utiliser des appareils du monde entier dans votre réseau Zigbee sans avoir à vous soucier de choisir la bonne fréquence !

Il existe également une norme émergente appelée Zigbee 3.0 qui fusionne les profils ZLL et ZHA, en combinant les points forts de chacun d’eux dans une nouvelle norme. Dans la plupart des cas, les appareils Zigbee 3.0 sont rétrocompatibles avec les contrôleurs Zigbee qui ne prennent en charge que les profils ZLL ou ZHA.

La Zigbee Alliance promeut aujourd’hui Zigbee comme le protocole de l' »Internet des objets » (IoT) en raison de sa nature ouverte et non propriétaire et parce qu’il s’agit désormais d’une norme mature, fiable et clairement définie.

ZigBee ou WiFi ?

Les normes WiFi domestiques actuelles sont très bien adaptées aux tâches à large bande passante. Notamment avec le streaming vidéo, la téléphonie, l’écoute de musique et les jeux pour une poignée d’appareils clients tels que les PC, les ordinateurs portables, les smartphones et les tablettes. Malheureusement, ils ne sont pas particulièrement adaptés aux situations où il y a beaucoup d’appareils qui doivent communiquer rapidement mais avec beaucoup moins de données.

La plupart des équipements WiFi résidentiels sont conçus pour prendre en charge un nombre maximum de périphériques clients : généralement entre 32 et 64. Donc lorsque vous additionnez tous les périphériques WiFi que vous utilisez déjà, vous pouvez constater que vous approchez déjà de ces limites !

Ceci dit, le développement du WiFi se poursuit à un rythme soutenu et les derniers appareils aux normes WiFi 6 sont maintenant disponibles et supportent des vitesses plus rapides, une fiabilité améliorée et une plus grande densité de clients. Il est donc possible pour les appareils WiFi Smart Home de commencer à concurrencer des technologies telles que Zigbee et Z-Wave ; même si vous devrez mettre à niveau votre infrastructure WiFi pour bénéficier de ces améliorations.

Zigbee a été conçu spécifiquement dans cette optique et est donc plus adapté aux applications Smart Home.

Zigbee ou Z-Wave ?

Les deux technologies ont leurs mérites mais, d’une manière générale, les caractéristiques et les fonctionnalités offertes par les deux sont similaires.

En fin de compte, il n’est pas nécessaire de choisir entre les deux. Assurez-vous simplement que votre contrôleur de maison intelligente les prend en charge et vous serez libre de choisir l’une ou l’autre en fonction de vos besoins !

Ai-je besoin d’une passerelle/hub pour ZigBee ?

Dans la plupart des cas, oui. Un contrôleur pour maison intelligente (parfois appelé hub, gateway ou bridge) fournit la fonctionnalité Zigbee dans votre maison intelligente. Il vous permet d’ajouter et de configurer des dispositifs et de créer et d’exécuter des « logiques », parfois appelées flux, scènes ou humeurs.

Ces logiques permettent au système d’agir automatiquement, par exemple en allumant les lumières en fonction de la détection de mouvement. Ou alors en augmentant la température du chauffage juste avant l’arrivée de votre famille afin que votre maison soit bien chaude lorsqu’elle ouvre la porte d’entrée.

Les dispositifs Zigbee peuvent être utilisés sans contrôleur de smart home pour une communication directe / simple de personne à personne. Mais cela ne vous donnera qu’une fonctionnalité de base de type télécommande.

Zigbee est-il sûr ou peut-il être piraté ?

Comme avec la plupart des technologies, rien n’est impossible.

Le protocole Zigbee lui-même utilise un cryptage AES 128 bits et repose sur le modèle de sécurité défini dans la norme IEEE 802.15.4. Les appareils d’un réseau Zigbee utilisent deux types de clés de sécurité pour communiquer : une clé réseau et une clé de liaison.

La clé du réseau est partagée et utilisée par tous les appareils du réseau pour transférer des messages en toute sécurité. Cette clé est générée par un « centre de confiance », qui dans la plupart des cas sera le contrôleur de la maison intelligente. La clé du réseau est envoyée à tous les nouveaux appareils qui rejoignent le réseau.

La clé de réseau n’est jamais envoyée aux appareils en clair. Mais une clé de liaison standard Zigbee par défaut est utilisée pour protéger la clé de réseau lorsqu’elle est transmise aux appareils qui se joignent.

Les clés de liaison sont également utilisées pour la communication cryptée entre les appareils et sont générées et fournies par le centre de confiance. Vu qu’elles sont générées et fournies par le centre de confiance, ce qui constitue un niveau de sécurité supplémentaire, car les autres appareils ne peuvent pas intercepter cette communication.

Lorsqu’il s’agit de sécuriser votre maison intelligente en général, il s’agit vraiment de mettre en œuvre les meilleures pratiques afin d’atténuer tout problème potentiel. S’en tenir aux normes industrielles et aux technologies largement reconnues telles que Z-Wave et Zigbee ; utiliser des mots de passe sécurisés, s’assurer que les connexions aux réseaux WiFi et Ethernet sont sécurisées, mettre à jour les logiciels des appareils intelligents, des concentrateurs et des passerelles pour qu’ils restent à jour. Toutes ces mesures contribueront à garantir que votre système domotique reste sain, stable et sécurisé.

Exemples d’accessoires, appareils domotiques utilisant le protocole ZigBee : interrupteur, prise connectée, ampoule, thermostat …

Des milliers de produits provenant de centaines de fabricants différents utilisent ZigBee, vous pouvez donc être sûr qu’il y a une forte probabilité de trouver un équipement répondant à la plupart des besoins.

La technologie ZigBee est utilisée pour relier des objets connectés entre eux et à un réseau central. Les objets domotiques les plus courants qui utilisent cette technologie sont les interrupteurs, les prises connectées, les thermostats, les détecteurs de mouvement, les détecteurs de fumée et d’autres appareils. Un nombre infini d’objets connectés existent et continuerons de s’inventer au fur et à mesure des années.

Il existe également les répéteurs ZigBee qui ont pour rôle d’assurer la transmissions des données à une plus grande distance entre les équipements et périphériques.

De nombreux fabriquant sont connus pour fournir des accessoires fiables ; notamment Philips Hue qui à été un des premiers à miser sur la puce ZigBee. Nous pouvons également citer Apple avec son Homekit accessible au grand public. Mais tout pourrait bien changer avec l’arrivée de Matter.

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