Généralités sur le ZigBee

 

ZigBee est un LP-WPAN (Low Power-Wireless Personal Area Network) : c’est un réseau sans-fil à courte portée et à faible consommation énergétique. Autrement dit, c’est un protocole de communication sans-fil conçu par la ZigBee Alliance basé sur la norme IEEE 802.15.4 qui définit les couches PHY (Physique) et MAC (Medium Acess Control). ZigBee est donc un standard de communication sans-fils tout comme le Wifi ou le Bluetooth.

Il est utilisé aussi bien pour des applications grand public telles que celles liées à la domotique, que pour des domaines plus liés aux communications sans fil en milieu industriel.

Il se démarque de ses deux principaux concurrents (Wifi et Bluetooth) par sa simplicité d’implémentation et par ses modes de faible consommation énergétique comme l’atteste le tableau ci-dessous :

ProtocoleZigbeeBluetoothWi-Fi
IEEE
802.15.4
802.15.1
802.11a/b/g/n/n-draft
Besoins mémoire
4-32 Kb
250 Kb +
1 Mb +
Autonomie avec pile
Années
Jours
Heures
Nombre de nœuds
65000+
7
32
Vitesse de transfert
250 Kb/s
1 Mb/s
11-54-108-320 Mb/s
Portée
100 m
10-100 m
300 m
Applications
Télécommande,
piles,
capteurs
USB sans fil,
combiné,
casque d’écoute
Navigation sur internet,
mis en réseau PC,
transferts de fichiers

 

Historique

  • 1998 : Dès l’arrivée des technologies sans fil Wifi et Bluetooth, les premières ébauches de réseaux de type ZigBee firent leur apparition dans le cadre d’applications où les technologies précédentes n’étaient pas utilisables. En particulier, de nombreuses recherches ont été menées sur des réseaux s’organisant automatiquement et composés de petites radios. La technologie Bluetooth a beaucoup inspiré le protocole ZigBee.
  • Mai 2003 : Le standard IEEE 802.15.4 est annoncé (souvent associé à tort au protocole ZigBee).
  • Eté 2003 : Philips décide d’abandonner le regroupement autour de ZigBee au sein de la ZigBee Alliance. C’est un coup dur pour le projet qui ne bénéficie plus du soutien de ce grand groupe.
  • Octobre 2004 : La ZigBee Alliance annonce que le nombre d’inscriptions a doublé pour arriver à plus d’une centaine d’entreprises dans 22 pays.
  • 14 Décembre 2004 : Ratification des premières spécifications de ZigBee.
  • 13 Juin 2005 : La ZigBee Alliance publie les premières spécifications officielles de la version ZigBee 1.0 qui sont alors disponibles en libre téléchargement.

 

Les applications :

La spécification initiale de ZigBee propose un protocole lent dont le rayon d’action est relativement faible, mais dont la fiabilité est assez élevée, le prix de revient faible et la consommation considérablement réduite.

On retrouve donc ce protocole dans des « environnements embarqués » où la consommation est un critère de sélection. Ainsi, la domotique et les nombreux capteurs qu’elle implémente apprécie particulièrement ce protocole en plein essor et dont la configuration du réseau maillée se fait automatiquement en fonction de l’ajout ou de la suppression de nœuds (appareils ZigBee). On retrouve aussi ZigBee dans les contrôles industriels, les applications médicales, les détecteurs de fumée et d’intrusion.

Les nœuds sont conçus pour fonctionner plusieurs mois (jusqu’à dix ans pour les moins consommant) en autonomie complète grâce à une simple pile alcaline de 1,5 V.

 

Parmi les avantages que l’on peut citer dans le cadre d’applications domotiques, le ZigBee permet une communication bi-directionnelle (importante dans la gestion des statuts), et que le système est dit “dormant” ou “en sommeil” car il n’émets une onde que lorsque l’on active une commande. Cette onde est aussitôt coupée dès le signal réceptionné, d’où sa faible consommation d’énergie.

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