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Rete ZigBee: cos’è esattamente e dove viene utilizzata?

RITORNO

Le Smart Home sono ormai un fenomeno molto diffuso La creazione di reti domestiche (PAN – Personal Area Networks) è diventata una necessità, poiché oggi quasi tutti hanno a portata di mano soluzioni che migliorano il comfort e l’economia della casa: controller, sensori, smart plug, regolatori di temperatura. I dispositivi che funzionano in casa devono funzionare rapidamente, interconnessi tra di loro. Ecco perché i produttori di nuove tecnologie offrono ai clienti strumenti sempre migliori per realizzare collegamenti e dipendenze tra gli elettrodomestici. Tuttavia, affinché i dispositivi possano comunicare in modalità wireless, hanno bisogno di un percorso di trasmissione dati appropriato, ovvero il cosiddetto protocollo di comunicazione. Proprio come lo ZigBee.

Tecnologia ZigBee e domotica

Lo ZigBee è un protocollo di trasmissione dati all’interno di reti wireless, utilizzato per la comunicazione bidirezionale tra dispositivi. La comunicazione bidirezionale a qualsiasi dispositivo sia di ricevere, che di inviare un segnale. Il sistema è stato creato nel 2002 dalla ZigBee Alliance, attualmente impegnata nel suo sviluppo e nella sua promozione. La caratteristica principale del nuovo standard di comunicazione era quella di essere a basso consumo energetico e presentare una struttura semplice ed economica. E ha funzionato. Molti noti marchi tecnologici collaborano con la ZigBee Alliance, come ad es. Philips, Siemens, Samsung, Amazon, Bosch.

In realtà è difficile immaginare una Smart Home senza la tecnologia ZigBee. Questo protocollo viene utilizzato per gestire dispositivi che facilitano l’uso quotidiano della casa (controllo dell’illuminazione, delle tapparelle, del riscaldamento), ma che aumentano anche la sicurezza (sensori, allarmi).

Allo stesso tempo, non si tratta solo del funzionamento remoto dei dispositivi, ma della creazione di dipendenze inventate dall’utente tra questi ultimi. Ad esempio: quando il sensore di movimento rileva la presenza di un membro della famiglia, il segnale verrà inviato oltre, in questo modo la luce si accenderà, le tapparelle si chiuderanno, la temperatura aumenterà. Queste operazioni vengono effettuate automaticamente, senza l’intervento umano; una volta programmati, i dispositivi inviano segnali a vicenda per “agire”. La moderna domotica si basa su scenari (regole, dipendenze) che l’utente crea da solo, guidato dalle proprie esigenze.

Vantaggi del sistema ZigBee

Il sistema ZigBee è stato creato per supportare la rete domestica (PAN) ed è perfetto per questa applicazione. I suoi principali vantaggi sono:

  • Basso consumo energetico
  • Accesso istantaneo alla rete
  • Facilità d’uso
  • Facilità di espansione con elementi aggiuntivi
  • Trasmissione di dati autenticata (sicurezza della trasmissione)
  • Ampio campo di trasmissione: da 10 a 100 metri
  • Prezzo accessibile per i dispositivi che supportano lo standard ZigBee

Come è organizzata la rete ZigBee?

La rete domestica ZigBee può essere organizzata secondo tre topologie: a stella, ad albero e reticolo (altrimenti: rete, mesh). L’idea è che gli elementi che funzionano al suo interno – coordinatoreamplificatore di segnale, dispositivi esecutivi finali, dovrebbero realizzare correttamente lo schema di comunicazione, e pertanto svolgere il loro ruolo in una casa automatizzata.

Stella

Topologia semplice, utilizzata ad es. nel protocollo Bluetooth. Il coordinatore è un unico dispositivo e tutti gli altri sono subordinati ad esso (slave), comunicano direttamente con il coordinatore e solo con lui.

Albero

Questa topologia presenta una disposizione gerarchica. Il coordinatore è la “radice” e gestisce i “rami”. Ogni nodo presenta elementi subordinati. I dispositivi finali (esecutivi) possono essere posizionati solo alla fine del ramo, non comunicano con altri dispositivi. Eseguono solo dei “comandi”. In questo schema, i ritardi di trasmissione si verificano più spesso.

Maglia (mesh)

La topologia mesh non è gerarchica. In questa configurazione ogni dispositivo può comunicare con un altro, direttamente o tramite un dispositivo intermedio. Questa caratteristica migliora la funzionalità del sistema, motivo per cui è considerato il miglior tipo di topologia della rete ZigBee.

Rete ZigBee nella tecnologia SALUS Controls

La tecnologia SALUS Controls si basa sulla tipologia mesh: dopo aver installato il coordinatore, devono essere installati i dispositivi alimentati dalla rete elettrica (questi diventano contemporaneamente ripetitori della rete) e solo alla fine i dispositivi alimentati a batteria. Grazie a questa soluzione la comunicazione tra tutti gli elementi è veloce e fluida.

I dispositivi nello standard ZigBee sono coordinati da un gateway internet, che nella rete domestica li unisce in un sistema coerente. Tuttavia, nell’opzione di controllo online, svolge anche il ruolo di collegamento della rete domestica con il mondo esterno. In combinazione con l’applicazione web, il gateway consente di controllare la propria casa da qualsiasi luogo.

ZigBee, Wi-Fi, Bluetooth: qual è la differenza?

Il Wi-Fi (Wireless Fidelity) è una modalità di connettività senza fili utilizzata in tutto il mondo. Viene utilizzata sia nelle reti PAN (domestiche), che in tutti i luoghi pubblici. In che modo differisce dal protocollo ZigBee? Prima di tutto, consuma più energia. Inoltre, il protocollo ZigBee crea una rete di connessioni tra dispositivi, estendendo la portata a 100 m. Un dispositivo emette un segnale con una portata di circa 10 metri. Nel caso del Wi-Fi sono necessari ripetitori aggiuntivi per aumentare la copertura di rete attraverso il mesh. A loro volta, entrambi gli standard surclassano la tecnologia Bluetooth in termini di portata: in quest’ultimo caso la portata è di soli 10 m. Il consumo energetico è basso, ma il trasferimento dei dati richiede la connettività a un altro dispositivo che supporta questo protocollo. Gli apparecchi devono “cercare”, “vedere”. Il Bluetooth viene utilizzato principalmente nei dispositivi mobili.

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