Salon IoT World : en attendant CHIP, ZigBee domine
La plupart des industriels à IoT World ont adopté le protocole sans fil et, parfois sans pile, ZigBee 3.0 pour les communications à l’intérieur des bâtiments.
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Sur le stand NodOn à IoT World, on ne voit pratiquement que du ZigBee. Le français, spécialiste du sans fil sans pile, avait commencé il y a plusieurs années avec des produits utilisant le protocole enOcean.
Sans abandonner celui-ci, il parie sur ZigBee et propose toutes sortes d’actuateurs et interrupteurs en ZigBee. En fait, NodOn vise le multi : multifonction avec un même module présenté à IoT World et même, pour 2021 sans doute, multiprotocole dans un même module.
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ZigBee devient l’un des protocoles proposés en standard par de nombreux exposants au salon IoT World. Sphinx par exemple, propose des solutions de connectivité et, et place ZigBee sur une carte d’extension. ©PP
ZigBee fonctionne sur 2.4 GHz
En effet, le protocole ZigBee utilise la fréquence 2.4 GHz, non-licenciée, tout comme Thread et Bluetooth Low Energy (BLE). Pour ses clients OEM (Original Equipment Manufacturors), NodOn promeut l’interopérabilité, comprise comme l’utilisation d’une seule puce – il utilise soit le microprocesseur nRF52840 de Nordic Semiconductor, soit le SoC EFR32xG21 de Sicon Labs – fonctionnant en 2.4 GHz et capable de recevoir ZigBee, Thread, BLE et Bluetooth Mesh.
Ensuite, il ne reste plus à NodOn qu’à intégrer ces puces, plus l’application du client, dans ses hardwares déjà certifiés CE : gain de temps de développement considérable pour le client OEM.
NodOn, qui est devenu membre de la ZigBee Alliance en mars 2020, laisse entrevoir, à terme, la possibilité que deux, voire peut-être trois, de ces protocoles sur 2.4 GHz puissent fonctionner simultanément sur le même produit. Ce qui serait une sorte de fin du fin de l’interopérabilité. NodOn laisse entendre que des appareils utilisant à la fois ZigBee et Bluetooth Mesh sur la même puce ne sont plus très éloignés.
A IoT World, NodOn montrait ses premières offres utilisant la possibilité de récolte d’énergie du protocole ZigBee, baptisée ZigBee Green Power. Green Power permet la construction d’appareils sans fil (radio 2.4 GHz) et sans pile, parfaitement interopérables avec tous les autres boîtiers ZigBee 3.0. Green Power est la norme sans fil mondiale pour les grandes installations où le remplacement des piles et l'accès aux appareils deviennent coûteux.
Ubiwizz utilise de nombreuses solutions NodOn sous enOcean et ZigBee : interrupteurs sans fil et boîtiers connectés. ©PP
Devenu membre de la ZigBee Alliance début 2020, NodOn présentait plusieurs nouveaux boitiers ZigBee au salon IoT World, dont, ci-dessous, un boîtier universel qui se monte sur un rail DIN. ©PP
NodOn a adapté ZigBee Green Power à des interrupteurs sans fil et sans pile : la pression génère assez d’énergie pour envoyer un message de commande à l’éclairage, au volets roulants, etc. ©PP
ZigBee Green Power : sans fil et sans pile
Les solutions sans fil et sans pile, comme enOcean et ZigBee permettent un avenir radieux en IoT (Internet of Things ou internet des objets). Si, comme les augures le prévoient, une maison intelligente contient une soixantaine d’appareils connectés d’ici 5 à 10 ans et si la durée de vie d’une pile est de 5 ans environ, en régime de croisière, cela signifie qu’il faudra changer une pile par mois.
Si par hasard, un changement est nécessaire durant l’absence des occupants du logement et ne peut être mené à bien, l’objet connecté ne fonctionne plus. Selon le rôle de cet objet, cela peut compromettre le bon fonctionnement de la maison.
De même, dans un immeuble de bureaux, les locaux sont refaits et redistribués en moyenne tous les 5 ans. S’il faut refaire le câblage électrique à chaque fois, chaque réaménagement est plus long et plus cher. Il est beaucoup plus simple de déplacer des objets sans fil, capable de récolter eux-mêmes l’énergie dont ils ont besoin pour fonctionner. De même, une chambre d’hôtel connectée peut contenir jusqu’à 10 objets raccordés à internet, soit 1000 objets pour un hôtel de 100 chambres : le changement de piles devient un emploi à temps plein ou presque.
De plus, la fabrication, le transport et le recyclage des piles est une activité des plus complexes et coûteuses. Des objets sans fil et sans pile peuvent être installés n’importe où, dans des zones difficiles ou coûteuses à câbler. Un objet ZigBee Green Power peut même être posé temporairement sur une installation, dont il faut suivre les paramètres de fonctionnement durant une période précise. Le réseau ZigBee se charge de gérer la complexité de la transmission des messages.
Le réseau maillé ZigBee fonctionne selon la norme internationale IEEE 802.12.4, rédigée pour les objets consommant très très peu d’énergie. La version Green Power de ZigBeedéfinit des messages ultra-comprimés, dont la transmission est sécurisée tout en consommant très peu d’énergie. Le fait que ZigBee soit un réseau maillé – chaque appareil est à la fois émetteur, récepteur et relai – garantit qu’un message sera correctement acheminé, même sur des distances relativement importantes.
Si deux objets ZigBee doivent communiquer, mais ne sont pas à portée l’un de l’autre, ils s’appuient sur les autres objets ZigBee alentour qui servent de relai, en plus de leur fonction principale : contrôle de lumière, sonde de température, etc.
Un réseau ZigBee s’organise tout seul, se répare lui-même – si un objet fait défaut, les autres le remplacent dans sa fonction relai – et s’adapte à la fluctuation des conditions de transmission des ondes dans un bâtiment.
CHIP ou Connected Home over IP est un groupe de travail de la ZigBee Alliance, créé sous l’impulsion conjointe de Apple, Amazon et Google qui se sont finalement rendu compte des limitations techniques de leur modèle de pilotage vocal (Alexa dans le logement vers box internet du logement vers Data Center Amazon qui transmet au Data Center de l’appareil à commander qui renvoie vers la box du logement, laquelle communique l’ordre à l’appareil à commander). Finalement, un peu d’interopérabilité locale n’est pas forcément une mauvaise idée. ©PP
Dotdot d’abord, CHIP ensuite, promesse d’une interopérabilité sans restriction
ZigBee Alliance a modifié la structure de son protocole en 2006, d’une manière radicale. Le protocole est désormais séparé en deux parties très distinctes : une couche « transport de données », baptisée ZigBee Pro ; une couche d’application. Comme les transports et applications sont séparés, virtuellement n’importe quelle couche d’application peut être utilisée. Mais ZigBee Alliance a développé Dotdot, une nouvelle couche d’application, à vocation universelle.
ZigBee Green Power utilise naturellement Dotdot, mais ne compressant les messages. ZigBee Green Power est parfaitement compatible avec des objets ZigBee classiques. Surtout, la ZigBee Alliance a créé en son sein un groupe de travail, baptisé CHIP pour Connected Home over IP. IP signifiant Internet Protocol, comme dans TCP/IP le protocole bien connu.
Ce groupe de travail a initialement été lancé en décembre 2019, avec la participation de l’alliance ZigBee, Amazon, Apple et Google. Depuis, le groupe CHIP a été rejoint par Ikea, Legrand, NXP Semiconductors, Resideo, Samsung SmartThings, Schneider Electric, Signify (ex-Philips Lighting), Silicon Labs, Somfy et Wulian.
Chip qui revêt la forme d’une couche applicative, sera un standard ouvert et public, librement accessible à toute entreprise. La couche Chip peut donc être potentiellement utilisée par n’importe quelle couche de transport de données. Le protocole sans fil Thread, qui ne comporte pas de couche d’application, semble le principal candidat à son utilisation. Le groupe de travail ne part pas de zéro. Le travail accompli par la ZigBee Alliance pour développer Dotdot est largement utilisé.
Alexis Polegato, le CTO (Chief Technological Officer ou directeur technique) de NodOn a participé à plusieurs séances de travail sur CIP et Thomas Gauthier (CEO de NodOn) et lui sont plutôt confiants en ce qui concerne la disponibilité de Chip. Ils envisagent que NodOn puisse proposer des produits – ZigBee Pro + Chip ou Thread + Chip, voire les deux, cela reste à déterminer – au cours du second semestre 2021.
Chip l’an prochain, mais aussi Dotdot sur ZigBee Pro, c’est-à-dire ZigBee 3.0, ont aussi pour but de mieux intégrer les objets connectés du logement avec les commandes vocales d’Amazon, Apple et Google. ©PP
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