In questa guida vogliamo parlarti di Zigbee e spiegarti quanto sia semplice trasformare la tua casa tradizionale in una casa intelligente più funzionale, interconnessa e meno costosa grazie alle innovazioni tecnologiche.
Partiamo da questa domanda: hai già sentito parlare di Zigbee? Sai cos’è? Hai già cercato informazioni in merito? Ti anticipiamo fin da subito che ci troviamo nel mondo della domotica, dell’IoT (Internet of Things) e della smart home, dove è possibile collegare tra loro diversi dispositivi per farli funzionare contemporaneamente e, talvolta, in modo complementare. Ciò significa che con il protocollo di comunicazione wireless ZigBee è possibile automatizzare le abitazioni, le aziende e addirittura alcune attività in campo medico.
Relativamente all’ambito domestico, con questo standard puoi rendere smart la tua casa e controllare e gestire il riscaldamento e l’aria condizionata, l’allarme, le luci e molto altro direttamente da smartphone, tablet o pc.
Protocollo Zigbee: cos’è
Zigbee è un protocollo di comunicazione wireless utilizzato nell’ambito IoT dove Internet si estende al mondo degli oggetti reali dandogli un ruolo attivo nelle nostre vite. Zigbee Alliance ha progettato questo standard per configurare una rete intelligente, economica e auto-gestibile al fine di creare sistemi di automazione in ambito domestico, aziendale, industriale e nel campo medico che si basano sulla domotica.
Infatti, con la tecnologia Zigbee si realizzano reti Wireless Personal Area Network (WPAN), cioè reti personali formate da dispositivi intelligenti e multifunzione all’interno delle quali vi sono sensori ed attuatori che traducono in dati gli stimoli esterni.
Sfrutta piccole antenne a bassa potenza e a basso consumo per instradare comunicazioni a corto raggio e offre, quindi, un elevato grado di interoperabilità che la rende versatile e adattabile ai contesti in cui si inserisce anche se molto diversi tra loro, per tipologia e per ampiezza.
Zigbee: dati tecnici
Ecco qualche dato tecnico sulla tecnologia Zigbee:
- standard IEEE 802.15.4;
- banda da 2,4 GHz;
- copertura: da 10 a 100 metri (in base alla potenza di rete);
- velocità 250 kb/s;
- tipologia di rete mesh;
- basso consumo energetico.
Come funziona Zigbee
La rete creata dall’insieme dei dispositivi Zigbee collegati tra loro imita il modello di comportamento di un alveare (da cui deriva anche il nome della tecnologia).
Infatti, la comunità (il sistema) è guidata da una sola regina (il coordinatore), è composta da poche api maschio (router) e da migliaia di api operaie (end device) mentre le informazioni seguono un percorso a zig-zag per arrivare al destinatario nel modo più efficiente possibile.
Ne consegue che la rete Zigbee è formata da tre differenti tipologie di nodi (cioè di dispositivi):
- ZigBee Coordinator (ZC): vi è un solo nodo che può agire da coordinatore, deve essere attivato per primo, funziona da tramite con gli altri nodi ed è il responsabile della formazione della rete e della sua sicurezza, spesso è l’hub gateway (cioè il ponte) verso Internet;
- ZigBee Router (ZR): possono essercene più di uno, permette di estendere la copertura della rete e lo scambio di dati fra i diversi dispositivi trovando il percorso migliore. Può eseguire tutte le funzioni del nodo coordinatore tranne la formazione della rete;
- ZigBee End Device (ZED): sono dispositivi semplici, inviano e ricevono informazioni ma non possono eseguire altre funzioni nella rete. Ogni end device può essere connesso a un router o al coordinatore. Solitamente sono dotati di batteria e consumano energia solo in fase di trasmissione dati.
Tipologie di rete Zigbee
Sulla base della distinzione di questi dispositivi (o nodi), si possono identificare tre differenti topologie di rete che combinano coordinatore, router ed end device in modo diverso:
- Rete a stella formata dallo ZigBee coordinator e da dispositivi di tipo end device che comunicano direttamente con il coordinatore;
- Rete ad albero in alcuni punti della rete possono essere presenti gli ZigBee Routers e gli end device possono essere connessi sia al coordinatore che ai router;
- Rete mesh: più adatta per reti di grandi dimensioni, sono presenti coordinatore, router ed end device che possono comunicare peer-to-peer.
Hub Zigbee
Sentirai parlare di hub e se vuoi avere una casa intelligente dovrai per forza averci a che fare. Non ti spaventare se sei alle prime armi: il concetto è molto semplice e del tutto simile al Wi-Fi che probabilmente stai utilizzando in questo momento.
L’hub Zigbee per la smart home serve a riunire nella stessa rete tutti i tuoi dispositivi per poi gestirli in modo centralizzato grazie alla connessione.
In altre parole, l’hub Zigbee è un ponte cioè quell’elemento che ti consente di collegare la rete Zigbee ad internet per rendere possibile il controllo dei dispositivi da remoto tramite app mobile (cioè dallo smartphone).
L’hub gateway Zigbee è, quindi, sempre necessario se vuoi gestire i tuoi dispositivi dotati dello stesso protocollo di comunicazione (quindi Zigbee) anche se non ti trovi in casa.
Hub casa intelligente Zigbee integrato
Di seguito alcuni hub per la smart home con Zigbee integrato:
Tipologie di hub gateway Zigbee
Queste sono le tipologie di hub gateway Zigbee tra cui scegliere in base alle esigenze:
- hub dedicati: svolgono solamente la funzione di gateway e sono compatibili con dispositivi di marche diverse;
- hub multiuso: servono anche per altre funzioni (come, ad esempio, ascoltare musica) e non solo per l’automazione domestica;
- i sistemi di sicurezza che servono esclusivamente per gli allarmi, la videosorveglianza e i sistemi antintrusione;
- i bridge pensati per reti caratterizzate da prodotti mono marchio.
Applicazioni della tecnologia Zigbee: domotica e non solo
La tecnologia Zigbee è soggetta ad applicazioni davvero diverse nell’ambito della domotica e della building automation, sia indoor che outdoor.
Per quanto riguarda gli ambienti indoor (domestici e non), Zigbee consente di monitorare e/o gestire da remoto ad esempio:
- l’accensione e lo spegnimento delle luci;
- la regolazione del colore e dell’intensità dell’illuminazione;
- elettrodomestici intelligenti, televisori, digitale terrestre e altri dispositivi elettronici;
- l’allarme e i sistemi antifurto wireless;
- l’accensione e lo spegnimento dell’aria condizionata e del riscaldamento;
- l’apertura e la chiusura delle tapparelle;
- gli accessi in azienda o in ufficio tramite badge o sistemi biometrici;
- i servizi di teleassistenza;
- i parametri vitali dei pazienti.
Per quanto riguarda gli ambienti outdoor (domestici e non), Zigbee consente di monitorare e/o gestire da remoto ad esempio:
- sistemi e centraline di irrigazione;
- l’apertura di cancelli e garage;
- i parametri ambientali come umidità, temperatura e inquinamento;
- il pagamento dei pedaggi.
Zigbee domotica: vantaggi e svantaggi
Con la nascita della rete Zigbee è stato possibile introdurre una forma di domotica davvero efficace seppur a basso costo, quindi alla portata di tutti. Vediamo i principali vantaggi e gli svantaggi di questa tecnologia.
Principali vantaggi della rete Zigbee:
- è semplice da installare;
- è economica ed è un sistema aperto (quindi privo di costi di adozione);
- funziona con dispositivi di marche diverse ma devono tutti utilizzare il protocollo Zigbee;
- consumo energetico molto basso e, proprio per la sua particolare struttura, può funzionare per anni grazie alla batteria integrata nei singoli nodi cioè nei dispositivi ad essa connessi (ciò è possibile perché minimizza i tempi di attività e alcuni nodi consumano energia solo quando vengono attivati mentre altri nodi sempre attivi);
- ogni dispositivo utilizza lo stesso standard di comunicazione che garantisce la compatibilità con le versioni precedenti e quelle successive di Zigbee;
- è scalabile nel senso che all’interno della rete Zigbee può essere introdotto o tolto in qualsiasi momento un nuovo dispositivo.
Principali svantaggi della rete Zigbee:
- è necessario acquistare un hub per gestire la rete da remoto o servono dispositivi intelligenti;
- possono esserci dei problemi nella compatibilità dei dispositivi di rete;
- la copertura è limitata.
Dispositivi Zigbee
Come già ti abbiamo accennato, esistono alcuni hub per la casa intelligente con integrato il protocollo Zigbee.
Ciò significa che utilizzando uno di questi dispositivi e scegliendo i prodotti compatibili non ti servirà un gateway aggiuntivo per far funzionare la rete ZigBee.
Per citarne alcuni, ti suggeriamo Amazon Echo Show 10, Echo Studio o Echo di 4° generazione (grazie ai quali puoi comandare tramite Alexa i prodotti di domotica che hai installato in casa), l’hub Samsung SmartThings che funziona sia con Amazon Alexa che con Google Assistant, e l’HomeKit di Apple.
Per quanto riguarda il settore dell’illuminazione, tra i più venduti invece puoi trovare Philips Hue, anche se il brand ha anche lanciato dispositivi dotati di connettività Bluetooth (e che dunque non necessitano più di hub Zigbee e non utilizzano questo protocollo).
Prodotti Zigbee
A questo punto molto probabilmente ti starai chiedendo quali sono i prodotti Zigbee e dove si possono acquistare.
All’interno della tua rete Zigbee puoi collegare, ad esempio, lampadine WiFi, prese ed interruttori smart, serrature intelligenti, sensori di temperatura e di umidità, sensori antifumo, rilevatori di presenza, sensori per porte e finestre e molto altro.
Per quanto riguarda l’acquisto, Amazon è una piattaforma ben fornita. Prova a darci un’occhiata se non l’hai ancora fatto.
Però, per scegliere il prodotto giusto, ti consigliamo di verificare sempre la sua compatibilità con Zigbee dal sito ufficiale.
Di seguito alcuni esempi:
Differenze tra Zigbee e Wi-Fi
La domotica di Zigbee è più accessibile economicamente oltre che più facile da usare e da modificare.
Le principali differenze tra la rete Zigbee e il Wi-Fi riguardano:
- la velocità di trasmissione, di molto inferiore per Zigbee (nonostante la sua efficacia);
- i consumi inferiori per Zigbee, aspetto fondamentale dato che sensori e attuatori funzionano a batterie;
- la struttura della rete: mentre il Wi-Fi è l’unico dispositivo ad emettere il segnale, nella rete Zigbee ogni nodo è ricevitore, trasmettitore e ripetitore e al verificarsi di un problema la stessa rete si riconfigura automaticamente per non interrompere la trasmissione dell’informazione;
- il segnale Wi-Fi è tanto più potente quanto si è vicini al punto di emissione a differenza di Zigbee;
- la rete Zigbee funziona anche senza una connessione internet (ma ovviamente in questo caso non puoi controllare i dispositivi da remoto).
