ZigBee: cos’è e come funziona

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ZigBee: cos’è

Il fatto che in questo momento tu ti trovi qui, leggendo questo articolo, può voler dire che – con ogni probabilità – ti starai ponendo una domanda su ZigBee: cos’è e come funziona?

Forse hai letto questa parola da qualche parte o, molto semplicemente, hai sentito parlare di ZigBee e vorresti saperne di più.

Sei nel posto giusto per soddisfare la tua curiosità.

Ti spiegherò in modo comprensibile di cosa si sta parlando, quando si fa riferimento a ZigBee.

Sicuramente avrai sentito parlare di Internet of Things” (IoT), con una traduzione letterale “Internet delle Cose”:.

IoT che consente di connettere tra di loro tanti apparecchi elettronici d’uso quotidiano in modo da farli comunicare tra di loro per trasferirsi informazioni e comandi, oltre che con le persone.

Detta così potrebbe essere non semplicissimo immaginare di cosa sto parlando.

Un esempio pratico e molto attuale di IoT-Internet delle cose, è la Domotica: sto facendo riferimento ad un altro termine molto utilizzato oggi, Smart Home.

Smart Home Device
Device ZigBee per Smart Home

La Smart Home

Quando senti parlare di Smart Home, sono abbastanza sicuro che il pensiero vada subito alle applicazioni più note.

Vada quindi ai sistemi di videosorveglianza wireless controllabili a distanza dal tuo smartphone o agli impianti di riscaldamento gestibili da remoto.

Ci sono in realtà tante altre applicazioni meno note, al momento, ma con dei requisiti in comune.

Il funzionamento di una Smart Home ha infatti necessità di sistemi di comunicazione che supportino le sue differenti applicazioni.

Tuttavia i tradizionali sistemi di comunicazione più utilizzati – il WiFi e il Bluetooth – anche nelle più recenti versioni, mal si adattano a svolgere tale compito.

Questo non solo in termini di efficacia, ma anche in termini di efficienza visto che comportano un notevole consumo di energia.

Voice Control ZigBee
Voice Control ZigBee

Uno dei nuovi standard introdotti che ha risolto questi problemi è senz’altro ZigBee.

ZigBee vanta infatti al suo attivo un basso livello di consumi energetici unito ad un’alta affidabilità.

Queste caratteristiche hanno consentito che diventasse in breve tempo uno degli standard più apprezzati ed utilizzati tra i protocolli nella domotica.

E’ proprio per questa ragione che è stato adottato da importanti brand e piattaforme universalmente utilizzate come Amazon, Google, Apple e tante altre.

Per spiegarti in poche parole la modalità di funzionamento di ZigBEe posso dirti che consiste in un insieme di protocolli di comunicazione che interagiscono attraverso l’utilizzo di antenne digitali – a bassa potenza e basso consumo – in modo da sostituire altri protocolli meno efficienti, come tra gli altri il Bluetooth e il WiFi.

ZigBee: come funziona

Sei sicuramente già a conoscenza (o, se non lo sei, potrai inutirlo facilmente) che in ambito Smart Home (altrimenti detta Domotica) esiste sempre un dispositivo “intelligente” che coordina gli altri dispositivi e che attraverso lui permette di connettere dispositivi diversi, anche attraverso l’utilizzo di nodi intermedi, delegati al trasferimento dei dati.

Le apparecchiature Smart, quando sono inserite in una rete ZigBee, possono dialogare tra di loro utilizzando i modelli di comunicazione di questo standard; gli utilizzatori di questi Smart Devices decidono quali attività i device devono mettere in atto attraverso l’utilizzo anche in remoto di smartphone, tablet o anche pc.

Webcam ZigBee
Webcam Zigbee

Utilizzando anche app diverse si possono immediatamente avviare connessioni stabili tra le diverse apparecchiature.

Se hai interesse ad approfondire l’argomento, cercherò di essere il meno “tecnico” possibile.

Posso dirti che esistono tre diverse tipologie di dispositivi ZigBee:

  • (ZC) ZigBee Coordinator è il dispositivo più “smart”, all’interno di una rete può esisterne solo uno per operare come ponte tra più reti e anche per poter custodire le chiavi di sicurezza.
  • (ZR) ZigBee Router a differenza del precedente ce ne possono essere anche più di uno per ogni rete perchè hanno un ruolo intermedio e vengono utilizzati per scambiare i dati tra i diversi dispositivi.
  • (ZED) ZigBee End Device infine questi ultimi dispositivi che hanno solo minime funzionalità di dialogo con il nodo referente (vale a dire con ZC o anche uno degli ZR) e poichè necessitano della minore quantità di memoria tra tutti i device ZigBee, sono anche i più economici.

Ricapitoliamo

Il protocollo di comunicazione ZigBee è quindi stato messo a punto per:

  • Consumare poca energia, così da poter durare per mesi o in alcuni casi, per anni senza dover cambiare la batteria;
  • Poter funzionare in qualsiasi ambiente essendo in grado di fare in modo che il segnale riesca a superare barriere importanti come pareti, pavimenti e solai, senza risentirne in modo apprezzabile e senza produrre alcuna interferenza con le altre reti wireless che ormai sono sempre presenti in qualsiasi casa moderna;
  • Permettere di aggiungere nuove apparecchiature alla rete senza un limite prestabilito di numero e continuando a permettere a tutte le apparecchiature di comunicare tra di loro.

La caratteristica peculiare della rete ZigBee è che se è vero che il segnale arriva – di regola – dall’hub centrale, come avviene anche nel WiFi, ogni device collegato alla rete ZigBee può in realtà operare autonomamente.

In pratica la differenza fondamentale con gli altri protocolli è che ognuno può funzionare da ripetitore e trasferire il segnale agli altri dispositivi.

In questo modo la rete ZigBee è eccezionalmente versatile, potendo viaggiare su distanze maggiori, superare barriere fisiche anche importanti fino a collegare tra di loro anche migliaia di dispositivi.

Ti starai chiedendo se allora con ZigBee è stato finalmente trovato il protocollo di comunicazione perfetto!

E’ una domanda legittima e devo risponderti con sincerità: anche ZigBee ha i suoi lati negativi.

Il lato negativo più importante è costituito dall’altra faccia (il cosiddetto rovescio della medaglia) di un suo lato molto positivo.

Si tratta del fatto di essere un protocollo “aperto” (open source) che può essere facilmente utilizzato da tutti i costruttori di device.

MI dirai: e allora? dove sta il lato negativo di questa cosa?

Ti rispondo subito: è vero che la sua estrema compatibilità è senz’altro un valore aggiunto, ma d’altra parte il fatto che le aziende produttrici di device possono facilmente modificarne alcuni aspetti, in modo da consentire la compatibilità dei loro device con gli hub può causare problemi di uniformità di funzionamento nella gestione globale della rete.

Quali sono i dispositivi compatibili?

Sono certo che ti rendi perfettamente conto del fatto che perchè un protocollo destinato anche alla domotica, al mondo delle Smart House, possa avere successo, deve necessariamente avere al suo attivo un numero quanto più elevato possibile di prodotti supportati, in grado di lavorare senza problemi nel suo ecosistema.

Da questo punto di vista tieni presente che al momento ZigBee ha già circa 4000 prodotti certificati e operanti in tanti diversi tipi di applicazioni.

Questo vuol dire che ZigBee è divenuto di fatto lo standard di riferimento nell’ambito della domotica, ma non solo.

Con prodotti che utilizzando il protocollo ZigBee si avvalgono della sua straordinaria efficienza energetica, e con il metodo Green Power eliminano la necessità di utilizzare batterie.

Tra i prodotti più noti che utilizzano lo standard ZigBee e che, se vuoi, potrai approfondire in altri nostri articoli:

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