Zigbee et Z-wave : Comment Android est utile pour la domotique

Beaucoup de personnes férues de technologie attendent avec impatience le jour où la maison connectée avec ses appareils intelligents deviendra une réalité pour nous tous. Régulation de la température, de l’humidité et du niveau de bruit; pouvoir allumer et éteindre de la musique à distance et activer des systèmes de sécurité – tout cela sonnait comme un conte de fée, mais plus maintenant.

Cependant, les gadgets intelligents modernes fonctionnent souvent principalement au sein de leurs écosystèmes uniques: par exemple, Amazon Echo prend en charge sa propre gamme de périphériques, qui ne sont pas tous compatibles avec les autres concentrateurs.

Les dispositifs intelligents inclus tout les objets connectés, et sont souvent développés par des startups ou des sociétés de matériel comme TP-Link .

La tendance générale des périphériques communiquant entre eux sur commande ou automatiquement s’appelle le maillage de périphérique. Le maillage de l’appareil signifie que divers appareils et gadgets forment un écosystème distinct et sont en connexion constante les uns avec les autres.

Les créateurs de nouveaux gadgets doivent surmonter le plus gros obstacle au succès de ces appareils intelligents: ils doivent tous être en mesure de communiquer avec d’autres appareils pouvant provenir d’écosystèmes différents.

Nous avons mentionné précédemment que l’un des principaux obstacles à toute plate-forme est le problème dit de l’œuf et de la poule: pour réussir, une plate-forme doit attirer les utilisateurs vers son écosystème. C’est pourquoi les géants de la technologie tels que Google, qui développent des écosystèmes intelligents tels que Google Home, souhaitent permettre à autant d’appareils que possible de se connecter à leurs réseaux. Plus le nombre de solutions tierces disponibles pour leur box domotique est élevé, plus leur écosystème est valorisé.

Une façon d’aider les écosystèmes de maison intelligente à se développer consiste à fournir aux fabricants d’appareils intelligents un accès à des API ouvertes pour maison intelligente.

C’est ce que Amazon a fait avec l’ API Alexa Smart Home Skill , qui permet aux périphériques de différents fabricants de communiquer avec Alexa. Cette API ouvre la porte à Alexa pour contrôler divers appareils, notamment des lumières, des serrures de porte, des thermostats et des capteurs de mouvement.

Souvent, nous avons besoin de permettre à divers protocoles de réseau sans fil d’alimenter des appareils intelligents. Celles-ci incluent des protocoles sans fil à l’ancienne, tels que Bluetooth, qui est encore couramment utilisé dans les suiveurs de fitness et presque tous les appareils mobiles du marché, ainsi que des solutions beaucoup plus récentes qui, malheureusement, peuvent parfois être coûteuses et ne pas prendre en charge les appareils plus anciens.

ZigBee et Z-Wave sont deux des protocoles sans fil les plus couramment utilisés pour les appareils intelligents et la domotique.

ZigBee doit son nom aux mouvements chaotiques d’abeilles récoltant du pollen et du nectar. le nom symbolise la communication constante entre les différents nœuds d’un système maillé.

ZigBee et Z-Wave ont beaucoup de fonctionnalités similaires, mais chacun de ces protocoles offre un ensemble unique d’avantages pour les clients.

Chaque système ZigBee ou Z-Wave comprend trois types de périphériques: un coordinateur, un routeur et les périphériques dits terminaux. Le dispositif coordinateur agit en tant que racine et pont du réseau: il est responsable de la gestion et du stockage des informations lors de la réception et de la transmission des opérations de données. Les routeurs agissent comme des périphériques intermédiaires permettant aux données de les traverser et d’être acheminés vers d’autres périphériques. Différents types de réseaux (étoile, arbre ou maillage) nécessitent un nombre différent de périphériques.

ZigBee et Z-Wave fonctionnent de la même manière, permettant aux utilisateurs de contrôler à distance des appareils intelligents à l’aide de leur smartphone. Imaginez que vous soyez au travail et que vous avez oublié d’éteindre une lampe dans votre salon et que vous souhaitiez l’éteindre à distance. Vous appuyez sur un bouton «Éteindre la lumière» sur votre smartphone et la commande est transférée via Internet vers votre box domotique. Une fois la commande reçue par le concentrateur, celui-ci envoie ces données d’un périphérique à l’autre jusqu’à ce qu’il atteigne la lampe et que le voyant s’éteigne.

Les protocoles de connexion sans fil pour appareils intelligents présentent deux aspects importants: la compatibilité et la sécurité.

ZigBee utilise le cryptage AES-128. Ce cryptage a été développé par l’Institut national des normes et de la technologie (NIST) et est couramment utilisé par les grandes banques. Chaque réseau de périphériques a sa propre clé de réseau et les messages entre les périphériques sont authentifiés à l’aide de clés différentes. Les appareils ZigBee peuvent par exemple être utilisés pour avertir les propriétaires d’intrusions, de fuites de fumée ou de monoxyde de carbone.

Chaque réseau Z-Wave se voit attribuer un identifiant unique, de même que chaque appareil de chaque réseau. Ces identifiants sont utilisés pour communiquer avec un seul concentrateur, de sorte qu’un autre concentrateur ne puisse jamais contrôler vos périphériques. Des dispositifs tels que les serrures de porte et les alarmes nécessitent de nombreuses fonctions de sécurité. Z-Wave utilise donc également le cryptage AES-128 (tout comme le fait ZigBee).

Avec ces deux protocoles, la plus grande menace potentielle provient de la transparence du système. Les appareils produits par des fabricants tiers pourraient ne pas respecter les normes de sécurité de la même manière.

ZigBee Alliance compte actuellement environ 400 organisations membres qui utilisent, développent et améliorent les standards de ZigBee pour les connexions sans fil.

L’ Alliance Z-Wave comprend 375 entreprises et 1 500 produits.

ZigBee et Z-Wave permettent aux clients de facilement mélanger et assortir des dispositifs de domotique fabriqués par différentes sociétés.

Un microcontrôleur est responsable de toutes les fonctions des appareils intelligents de votre maison intelligente.

Par exemple, lorsqu’il fait sombre à l’extérieur, un capteur de lumière peut envoyer un signal aux microcontrôleurs et ce dernier peut allumer les lumières. L’état de tous les appareils connectés est affiché sur votre appareil Android à l’aide de protocoles tels que ZigBee ou RS 232.

Pour créer un environnement de maison intelligente entièrement fonctionnel, vous devez combiner des capteurs et des contrôleurs avec une interface graphique qui affiche toutes les données nécessaires.

Nous voulions voir comment des solutions de maison intelligente basées sur le protocole ZigBee pouvaient être mises en œuvre à l’aide d’une application pour smartphone Android.

Voici comment les capteurs intelligents de la maison communiquent entre eux:

• Un utilisateur modifie les paramètres sur un périphérique intelligent
• Un signal est transmis au routeur le plus proche
• Le signal est transmis du routeur au serveur
• Le serveur envoie le signal au microcontrôleur
• Le microcontrôleur traite toutes les données et renvoie le signal aux capteurs.
• ZigBee inclut une gamme complète de protocoles qui vous permettent de créer un réseau entièrement fonctionnel de capteurs et d’appareils intelligents. Les applications mobiles permettent aux utilisateurs d’exploiter les différentes opportunités offertes par la technologie ZigBee.

Pour mettre en œuvre les interactions des applications Android avec les objets connectés, vous devez utiliser des capteurs Bluetooth ou un réseau Wi-Fi pour envoyer des données à des gadgets.

L’utilisation du Wi-Fi peut sembler l’option la plus simple, mais ce n’est pas l’option la plus économe en énergie. C’est pourquoi il est préférable d’implémenter une carte réseau ZigBee côté serveur, en utilisant des mécanismes IPC Unix standard tels que Pipes. De cette façon, votre appareil Android enverra des demandes REST au serveur et celui-ci interagira avec vos appareils domestiques intelligents à l’aide des protocoles ZigBee. C’est plus économe en énergie, mais sa mise en œuvre demande plus de travail. Pour que cette configuration fonctionne, vous devez vous assurer que le microprocesseur du hub smart home que vous utilisez comprend des adaptateurs qui transforment le signal Wi-Fi au format ZigBee – seuls certains processeurs permettent de faire cela.

ZigBee et Z-Wave sont les protocoles que vous devez garder à l’esprit si vous souhaitez créer une application Android fluide capable d’interagir avec les appareils électroménagers intelligents et les capteurs.