Maison intelligente: automatisation, protocoles, appareils, écosystèmes et logiciels open source. Tant de questions et si peu de réponses. Ouvrons le voile des secrets de l'un des protocoles IOT les plus populaires - Zigbee.
Qu'est-ce que Zigbee?
Zigbee est une technologie basée sur la norme radio IEEE 802.15.4 et est conçue pour standardiser les appareils M2M basse consommation de différents fabricants. Parmi les caractéristiques du réseau, on peut distinguer une tolérance aux pannes élevée, une longue durée de vie des appareils terminaux à partir d'une batterie, la prise en charge d'un grand nombre de connexions et le fonctionnement conjoint d'appareils de différents fabricants.
Parmi les caractéristiques de l'architecture réseau: la prise en charge de la topologie maillée, la présence obligatoire d'un coordinateur et, en option, d'un routeur. Plus d'informations sur l'architecture réseau ici .
ZigBee permet la transmission d'informations dans un rayon de 5 à 75 mètres (dans des zones ouvertes jusqu'à 200) mètres avec une vitesse maximale de 250 kbps. Prend en charge le fonctionnement sur 27 canaux de trois plages de fréquences:
2,4 GHz (16 canaux)
915 MHz (10 canaux)
868 MHz (1 canal)
Fait amusant:
Selon une version, le nom ZigBee vient de la danse en zigzag des abeilles, avec laquelle elles montrent à leurs voisins le chemin de la prochaine source de nourriture, de la même manière que et les paquets de données standard doivent trouver leur chemin dans le réseau maillé.
Quoi de neuf dans Zigbee 3.0
La liaison directe , ou connexion directe, permet aux appareils finaux de différents fabricants de travailler directement sans l'intervention d'un coordinateur et d'un routeur. Cela vous permet de configurer de manière flexible les scénarios de comportement de l'appareil et d'augmenter la vitesse de réponse.
L'énergie verte est un ensemble de technologies qui minimisent l'utilisation des ressources de la batterie par un appareil et peuvent également la collecter à partir d'énergie cinétique, lumineuse et thermique. Cela semble un peu incompréhensible; en d'autres termes, le commutateur pourra transmettre un message du fait que vous le touchez. Plus de détails ici
Unification . Il y avait de nombreux soi-disant profils. Par exemple, domotique, domotique, santé. Zigbee 3.0 est un profil d'application unifié.
RĂ©trocompatible avec tous les produits sortis avant la v3.0
Pourquoi est-ce nécessaire?
En bref - pour la mesure des indications et l'automatisation. Il existe de nombreuses applications pour cette automatisation. Et bien qu'il y ait eu une tendance à l'unification ces derniers temps, la technologie prend en charge divers profils, qui sont divisés par portée. En voici quelques-uns.
Domotique - ContrĂ´le et script des appareils domestiques.
Télécommande - contrôle des appareils de contrôle à distance.
Smart Energy - contrĂ´le et automatisation de la fourniture et de l'utilisation de l'Ă©nergie.
Green Power - prise en charge des appareils de production d'Ă©nergie.
Light Link - contrĂ´le de l'Ă©clairage.
Soins de santé - gestion de dispositifs médicaux et à proximité de dispositifs médicaux (bracelets pour les indications de mesure, boutons «sos») à des fins.
Existe-t-il de nombreux appareils Zigbee?
Environ 2600 appareils ( liste des appareils certifiés ). Il convient de préciser que dans la plupart des cas, chaque fabricant a ses propres applications pour connecter uniquement ses appareils, mais en utilisant un logiciel tiers, ils peuvent se faire des amis. Plus d'informations ci-dessous.
Le prix moyen par appareil final varie autour de 10 $.
Voici un exemple d'appareils finaux de plusieurs fabricants populaires:
Xiaomi Aqara - environ 50 appareils Ă des fins diverses.
Philips Hue - environ 100 appareils (la plupart des luminaires),
Ikea trĂĄdfri - environ 40 appareils (la plupart des luminaires),
Tuya - environ 30 appareils,
SONOFF - environ 10 relais bon marché.
Périphériques USB Zigbee (clés)
À quoi servent les bâtons Zigbee?
Si vous utilisez une solution tierce, il est pratique d'utiliser la clé en tant que coordinateur de réseau, en la connectant à un ordinateur en tant que routeur afin d'atteindre des endroits éloignés du coordinateur.
Voici un exemple de quelques appareils populaires: le
cc2530 / 2531 est un bâton bon marché et populaire. Pas un mauvais choix pour les débutants. Parmi les inconvénients: un petit rayon de couverture (10-15 m sans antenne) et des restrictions sur le nombre d'appareils connectés.
cc2538 stick développé par des passionnés de projets modkam.ru. Par rapport à 2531, il a une longue portée et n'a aucune restriction sur le nombre de connexions (les tests ont montré plus de 200 appareils).
deCONZ ConbeeLe bâton prend également en charge une grande variété de systèmes de maison intelligente. Parmi les inconvénients du micrologiciel natif, les périphériques finaux tombent parfois.
Aussi des exemples de ceux moins populaires:
nRF52840 Dongle - une clé universelle avec Bluetooth 5, Bluetooth Mesh, Thread, ZigBee, 802.15.4 et ANT et un environnement de développement pratique.
Passerelles Zigbee
Les solutions prêtes à l'emploi Xiaomi / Aquara sont les trois appareils les plus populaires - les versions Xiaomi Gateway 2 et 3 et Aqara Hub. Gateway 2 n'est pas compatible homekit et possède la version 2 de Zigbee. La troisième version intègre Zigbee 3.0 et Bluetooth Mesh 5.0. Une courte vidéo vous aidera à comprendre les différences supplémentaires .
Les hubs zigbee moins populaires répertorient simplement
Orvibo
livolo
Wemo
Vera
Fibaro
Zigbee + Zvawe
Athom Homey
Wink hub 2
SmartThings Hub
VeraPlus
DIY, ou DIY
SLS gateway- Un appareil basé sur CC2538 + CC2592 et ESP32-Wrover-B. Prend en charge Zigbee 3.0 et contrairement à Xiaomi, il n'est pas limité à un seul écosystème. Et contrairement aux sticks CC2531, CC2538 et Deconz, c'est un appareil prêt à l'emploi et peut fonctionner à la fois indépendamment et dans le système domotique Home Assistant. Actuellement, 113 appareils sont pris en charge . Revue vidéo
ZESP32 est un firmware pour la passerelle Xiaomi. Tout comme SLS, il est conçu pour connecter des appareils Zigbee de différents fabricants. Le concept de base est de faciliter l'ajout d'un nouvel appareil au réseau à l'aide de modèles modifiables.
cc25 + ordinateurUne option pratique si vous avez déjà un Raspberry Pi, ou un ancien PC qui fera office de serveur. Dans ce cas, vous pouvez choisir n'importe quel système domotique pratique, décrit ci-dessous.
Qu'en est-il des écosystèmes?
Apple home est une solution logicielle d'Apple. Le nombre d'appareils pris en charge est faible, mais la fonctionnalité peut être étendue à l'aide de homebridge et aqara hub. Vous pouvez utiliser Apple Home sur votre réseau domestique en utilisant uniquement un Iphone et un hub (Zigbee), mais pour la télécommande, vous avez besoin d'un centre domestique, qui peut être un iPad (iOS 10 ou supérieur), HomePod ou Apple TV.
Google home ne fonctionne pas non plus directement avec les appareils Zigbee, mais est compatible avec Alexa.
Les assistants Amazon Echo Show, Spot et Plus peuvent travailler directement car ils disposent d'un coordinateur zigbee intégré. Néanmoins, le problème est le nombre limité d'appareils compatibles et l'impopularité de la solution dans les pays de la CEI.
Xiaomi / Aqara- Les passerelles de Xiaomi et Aqara ne prennent en charge que leurs appareils zigbee. Contrairement à Xiaomi Gateway, Aqara Hub ne permet pas de s'intégrer à des systèmes domotiques alternatifs.
Samsung SmartThings se positionne comme un hub universel. Fonctionne avec une grande variété d'appareils Z-Wave et Zigbee. Les utilisateurs se plaignent souvent de la chute du cloud (pas de connexion au serveur) et du manque d'intérêt pour le développement du projet de la part des développeurs.
Maison Yandex... Les dialogues Yandex Station et pour le téléphone sont deux choses différentes. Il y a moins de dialogues pour la colonne, ils sont primitifs. La prise en charge des appareils ZigBee et Bluetooth est déclarée, mais ne fonctionne pas directement avec eux. De nombreux scénarios dépendent de la présence d'une connexion Internet, mais la solution peut être de connecter des contrôleurs de maison intelligente tiers, par exemple à l'aide de yandex2mqtt.
Qu'en est-il du support logiciel?
Pour plus de commodité, je vais diviser les solutions logicielles en catégories. Serveur
domotique
Homebridge NodeJS , pour l'intégration d'appareils sans support HomeKit.
HomeAssistant est un système open source mettant l'accent sur la confidentialité.
Projet OpenHAB opensource mettant l'accent sur la commodité de la configuration de
MajorDoMo, un système d'intégration open source.
Tableau de bord
Framework RoboDomo basé sur MQTT avec une interface graphique attrayante. module
node-red-dashboard node-red pour créer un tableau de bord, s'intègre dans l'
intégration
Zigbee2mqttc'est un programme de pont qui permet aux périphériques de différents fournisseurs d'être utilisés ensemble en traduisant les commandes zigbee en mqtt.
MQTT Explorer client mqtt convivial Environnement de
développement
IAR Embedded Workbench avec une interface conviviale et la prise en charge d'un grand nombre de microcontrĂ´leurs
Simplicity Studio IDE et un ensemble d'outils pour développer des applications basées sur l' environnement de développement Silicon Labs
SimpleLink SDK pour les puces de développement Texas Instruments, y compris API, TI-RTOS, etc. ... Outil de programmation de bloc de
nœud rouge pour connecter des périphériques matériels, des API et des services en ligne.
Test et audit
KillerBee est un outil pour tester les réseaux Zigbee.
SecBee - Test des implémentations ZigBee pour les problèmes de sécurité.
Z3sec est l'objectif principal du cadre de test des appareils certifiés qui implémentent le ZigBee Light Link (ZLL) ou la norme ZigBee 3.0.
pwnrf est un outil de test de sécurité pour les réseaux Wi-Fi, Bluetooth et Zigbee.
Dois-je choisir Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee ou Z-Wave?
Il existe des dizaines de technologies IOT sur le marché, mais les solutions les plus populaires sont le Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee et Z-Wave.
Le WiFi est une technologie très populaire, il est pratique et idéal pour les assistants vocaux, les systèmes de vidéosurveillance, les téléviseurs ou si vous avez un petit nombre d'appareils intelligents. Mais le WiFi est très consommateur d'énergie, et s'il y a des dizaines ou des centaines d'appareils intelligents, il est problématique de les recharger tout le temps. De plus, un routeur WiFi n'est pas conçu pour un grand nombre de connexions. Bien sûr, il existe des solutions pour un tel cas, mais alors le coût de déploiement d'un réseau augmentera considérablement. Le WiFi a un point de défaillance unique - un routeur.
Bluetooth LE(Low Energy) est une technologie tout aussi populaire avec une faible consommation d'énergie, qui permet pendant plus d'un an de ne pas changer la batterie et un taux de transfert élevé de 1 à 2 Mbps. Possède une fonction balise (comportement personnalisable des appareils à l'approche) et fonctionne directement avec les appareils. Parmi les inconvénients, travaillez dans la bande 2,4 GHz et une petite plage dans une pièce avec d'autres appareils. En outre, la plupart des appareils BLE fonctionnent sur une base point à point, ce qui est mal adapté à la création de scénarios d'automatisation avancés. Mais la solution à ce problème peut être considérée comme la spécification de maillage Bluetooth.
ZigBeenorme ouverte avec une faible consommation d'énergie des appareils terminaux (1 à 2 ans), prise en charge d'une topologie maillée, haute immunité au bruit, bonne évolutivité (en théorie jusqu'à 65 000 nœuds) et forte pénétration du marché. Parmi les inconvénients: Zigbee fonctionne dans la bande occupée de 2,4 GHz, ce qui, avec de fortes interférences, peut entraîner une diminution de l'immunité au bruit et une diminution de la portée. Chaque fabricant crée une application distincte pour prendre en charge uniquement ses produits. Mais pour moi, le plus gros inconvénient est que les appareils de différents fabricants ne peuvent pas «communiquer» entre eux «prêts à l'emploi». Ils peuvent être combinés à l'aide de logiciels tiers, mais le manque de solutions communes conduit à un seuil d'entrée relativement élevé. L'Alliance est consciente de ces problèmes et travailler sur DotDot pour corrigeret maison connectée sur IP .
Z-Wave est une norme propriétaire éprouvée. Il a un haut niveau de compatibilité des appareils, une faible consommation d'énergie, une prise en charge de la topologie maillée, un signal stable dans la gamme 800-900 MHz, ce qui permet de mieux éviter les obstacles (plus la longueur d'onde (fréquence inférieure) est longue, mieux elle surmonte les obstacles). Prend en charge jusqu'à 232 appareils sur un seul réseau et des vitesses allant jusqu'à 100 kbps. Parmi les lacunes, il convient de souligner que dans différents pays, différentes fréquences sont attribuées aux appareils à courte portée. Et les appareils conçus pour un pays peuvent ne pas être compatibles avec un autre. En outre, Z-Wave est un peu plus cher que les appareils ZigBee.
Par où commencer si vous êtes débutant?
Si vous essayez de choisir sur quoi construire votre maison intelligente, commencez par ce programme divertissant. Aussi, pour moi personnellement, l'article House Fool 2.0 a été inspirant.
Si vous rencontrez des difficultés pour configurer votre maison intelligente, vous pouvez demander conseil au groupe SmartHome.
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Discussion sur les appareils, micrologiciels et autres logiciels qui fonctionnent avec Zigbee - Autour et autour de Zigbee et
Zigbee
Au lieu d'une conclusion
Il est difficile de dire qui gagnera la guerre des protocoles de maison intelligente. Zigbee n'est pas sans inconvénients, il a de solides concurrents, mais en même temps sa force est sa grande communauté intéressée (Zigbee Alliance, passionnés et geeks). Les marques éminentes et les jeunes entreprises manifestent de l'intérêt pour Zigbee.
Il est à noter qu’il n’existe pas de solution universelle. Choisissez ce qui vous convient, dans votre cas. Bien que le WiFi et le Bluetooth soient encombrants, leur utilisation est parfois justifiée.