ZigBee

Philips, OSRAM, Ikea scelgono [ZigBee] come soluzione Smart Light

ZigBee è il protocollo di comunicazione wireless che maggiormente ha alimentato le aspettative di chi era in attesa di un riferimento per l’Internet of Things (IoT). Nato nel 2004, ZigBee ha focalizzato la propria usabilità agli scenari di Home Automation (HA) e Smart Energy (SE) con l’attuale versione 3.0 rilasciata nel 2013. Tra i profili disponibili, ZigBee Light Link (ZLL) è quello designato per il mondo dell’illuminazione a supporto della connessione di lampade (monocromatiche ed RGB), interruttori, dimmer e controlli remoti.

Philips, come membro della ZigBee Alliance, ha partecipato alla stesura delle specifiche ZigBee e con Philips Hue ha commercializzato il primo prodotto conforme al profilo ZLL. Con la seconda versione di Hue, ha esteso la gamma prodotti, integrando i sensori di movimento e rendendosi compatibile con Apple Home Kit. Philips offre un catalogo molto ricco che comprende luci e strip regolabili in intensità e colore, sensori di movimento, tap e dimmer switch, bridge. La presenza di switch portatili, la possibilità della regolazione del colore sulla quasi totalità dei prodotti e l’accattivante layout della APP per smartphone, evidenziano come Philips non voglia offrire una classica soluzione di illuminazione ma piuttosto si orienti verso il mondo delle esperienze sensoriali (mood). I prodotti vengono infatti pubblicizzati come soluzione di personal lighting.

OSRAM offre la sua soluzione basata su ZigBee Light Link con LIGHTIFY. Il catalogo prodotti sottolinea una predilezione al mondo professionale, garantendo la soluzione maggiormente interoperabile sul mercato. Infatti, nonostante ZigBee faciliti l’integrazione di diversi sistemi, non tutti i produttori sono compatibili alla stessa versione di specifiche, visto che i prodotti sono nati in momenti diversi. Nel listino OSRAM si trovano luci da incasso, strip, plafoniere, luci da giardino, regolatori e bridge. La APP per smartphone è particolarmente curata. I prodotti sono completamentari a quelli offerti da Philips.

Trådfri è stata presentata ad inizio 2017 da IKEA come la soluzione certificata ZLL a minor costo. I prodotti sono molto simili a quelli commercializzati da Philips ma ognuno costa almeno la metà. La APP è semplice ma completa. I seguaci del produttore svedese hanno mostrato perplessità quando hanno verificato che con la seconda versione di Philips Hub, non era più possibile comandare le lampade IKEA, nonostante lo standard ZigBee sia stato creato proprio per questo. In futuro si portrà capire se questo problema di compatibilità è una posizione assunta da Philips per limitare la concorrenza dei prodotti IKEA. Philips Hub 2 può invece essere integrato con OSRAM LIGHTIFY.

Nella tabella sottostante, è mostrata una panoramica dei prodotti offerti dalle tre aziende e delle rispettive APP per smartphone.

Philips Hue
Philips
Philips
Philips App Hue App
OSRAM LIGHTIFY OSRAM
OSRAM App Lightify App
IKEA Trådfri  Ikea
IKEA App Ikea App

Perchè ZigBee?

ZigBee offre una soluzione IoT completa: permette di gestire una vasta (sia per area che per numero di dispositivi) rete mesh in specifici scenari applicativi, integra un layer di sicurezza e supporta 6LoWPAN; punto di forza è l’interoperabilità, ovvero la possibilità di mettere in comunicazione prodotti di diversi marchi.

Rivolto alle soluzioni embedded, grazie ai bassi consumi e ai costi contenuti, lasciava prospettare ad una rapida espansione. Quello che è realmente successo è che i produttore di soluzioni consumer hanno dimostrato diffidenza nell’integrare questi transceiver nei propri prodotti. La causa? La vincente politica di marketing di Bluetooth Low Energy, BLE, (nelle cui spoglie si cela Wibree della Nokia) e l’efficacia dei competitors più diretti, quali Wi-Fi, Z-Wave e Wireless M-Bus, oltre alla soluzione che sta fortemente promuovendo Google con Thread, pensata come un miglioramento di ZigBee stesso.

Cosa è ZLL?

ZigBee Light Link (ZLL) è il profilo ZigBee designato per il mondo dell’illuminazione che permette di connettere lampade (monocromatiche e RGB), interruttori, dimmer e controlli remoti. Riferito allo standard ISO-OSI, il livello di rete su cui si appoggia ZLL è l’Home Automation.

ZLL è costituito da 2 tipi di nodi:

  • controllori (interruttoriper luci, sensori di occupazione ambienti, unità di controllo remoto, smartphone, PC/Tablet). Ogni nodo può controllare più dispositivi ed effettuare regolazioni del tipo: on/off, colore, mood (ambientazione), timer;
  • luci (monocromatiche e a colori).

ZLL è basato su ZigBee Pro con queste configurazioni:

  • ogni nodo è  (preferibilmente) un Router;
  • non è necessario un Coordinatore;
  • non è necessario un Trust Center per implementare la Sicurezza;
  • usa solo la rete mesh;
  • usa Cluster, ZCL, per la definizione di aggregazioni di nodi in tipologie: Basic, Identify, Groups, Scenes, On/Off, Level Control, Colour Control. La presenza del Cluster ZLL Commissioning è necessaria.

Nelle figure sottostanti viene mostrato lo stack ZigBee Pro (sinistra) ed un tipico scenario applicativo (destra).

ZLL

Alcune note:

  • la procedura semplificata Touchlink abilita l’installazione dei nodi in rete attraverso un semplice tocco di un bottone presente sul dispositivo;
  • ZigBee Pro stub affianca ZigBee Pro stack per permette la comunicazione tra Persona Area Network (PAN);
  • ZLL usa un network-level security in cui un’unica chiave di rete (generata in random dal nodo iniziatore) è usata per de/criptare la comunicazione tra i nodi della stessa rete. La distribuzione della chiave avviene usanto la ZLL master-key, pre-installata in tutti i nodi in fase di produzione.

Perchè integrarsi con Apple Home Kit?

La scelta di Philips di rendere compatibile la propria soluzione ZigBee ad Apple Home Kit ha permesso di estendere la gamma dei prodotti supportati, oltre a poter comandare l’illuminazione anche attraverso SIRI. La gamma dei dispositivi con cui interagire diventa ampia, comprendendo, ad esempio, i sensori Eve di Elgato, i termostati di EcoBee e Honeywell (visibili nella tabella sottostante).

Elgato EcoBee Honeywell

L’accesso remoto alla rete domestica viene introdotto dalla Apple TV, che diventa il gateway domestico. Forte limitazione a questa soluzione è la possibilità di un singolo accesso per utente, poichè è abilitato un singolo account Apple per volta attraverso la rete cellulare; inoltre, gli utenti segnalano una percepibile latenza di esecuzione delle azioni attraverso rete cellulare.

Di seguito vengono riportate alcune schermate di Apple Home Kit che mostrano le funzionalità offerte per la gestione degli accessori, degli scenari e dei comandi.

 

AHK

…e le altre soluzioni Wireless?

ZigBee non è l’unica soluzione wireless offerta per la domotica; l’esistenza di Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, soluzioni basate su Wi-Fi come WEMO (Belkin), hanno alimentato il mercato dei produttori di bridge che supportano contemporaneamente ZigBee, Z-Wave e Wi-Fi, di cui Samsung SmartThings Hub, ZIPATO, Logitech Harmony Hub, Wink Hub 2 rappresentano i prodotti più completi. Questo permette di non essere vincolati alla scelta di una soluzione ma di poter avvalersi di diverse soluzioni contemporaneamente, previa valutazione della non interferenza nei canali radio usati.