Zigbee: come funziona?

24 Febbraio, 2023

Categorie: Curiosità - Smart Home

Grazie alle sue caratteristiche, Il protocollo Zigbee (una tecnologia di comunicazione wireless a bassa potenza utilizzata per la creazione di reti di dispositivi) viene utilizzato in diverse applicazioni della IoT, tra cui la gestione dell’energia, la domotica e la sicurezza.
In questo articolo di blog, esploreremo il funzionamento del protocollo Zigbee e le sue principali caratteristiche, analizzando inoltre le applicazioni e i vantaggi che può offrire nell’ambito dell’IoT.

Sviluppato come alternativa a protocolli come Wi-Fi e Bluetooth, che richiedono un consumo energetico elevato e non sono adatti per la connessione di un gran numero di dispositivi a basso consumo, il protocollo Zigbee opera su una banda di frequenza a 2,4 GHz e utilizza una topologia di rete a maglia, in cui ogni dispositivo può agire da ripetitore dei segnali di altri dispositivi, creando una rete robusta e affidabile.

Questo protocollo è per certi versi simile ad altri standard wireless come Z-WaveWiFi e Bluetooth che implementano reti relativamente sicure e consentono la gestione remote mediante un hub gateway.

Nella tabella tabella a fianco cediamo vantaggi e svantaggi di ciascuna soluzione.

WiFi Z-Wave Zigbee Bluetooth LE
Lancio 1997 2003 2003 2010
Standard IEEE 802.11.1 ITU-T G.9959 IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.1
Banda 2,4 GHz 900 MHz 2,4 GHz 2,4 GHz
Copertura 100 m 30÷100 m 10÷100 m 30 m
Velocità 54 Mb/s 40÷100 kb/s 250 kb/s 1 Mb/s
Topologia Star Mesh Mesh Scatternet
Consumo Alto Basso Basso Basso

Caratteristiche salienti del protocollo Zigbee:

  • I ricetrasmettitori radio Zigbee utilizzano il protocollo IEEE 802.15.4 su una frequenza di 2,4 GHz ( la stessa banda utilizzata da WiFi e Bluetooth)
  • La portata è di appena 10-20 metri poiché viene utilizzata una potenza decisamente inferiore
  • Ogni dispositivo può comunicare con tutti gli altri dispositivi per la domotica Zigbee della rete, questo tipo di struttura è chiamato rete Mesh in quanto ogni elemento può assumere il ruolo di un ripetitore.
  • Ogni dispositivo utilizza il medesimo protocollo di comunicazione cosa che assicura la compatibilità con versioni precedenti e successive
  • I dispositivi Zigbee possono comunicare col nodo successivo della rete: questo assicura il collegamento ad un hub gateway centrale unico anche quando non raggiungibile direttamente da tutti i dispositivi

Rete Mesh Zigbee, i suoi componenti

I dispositivi che fanno parte di reti Zigbee rivestono 3 ruoli principali:

Coordinator
(Gateway, centraline di controllo…)

  • Crea ed imposta la rete
  • ce n’è uno per rete
  • permette di assegnare i permessi, di accedere alla rete e coordina la Personal Area Network (PAN)

Router
(lampadine, prese, moduli…)

  • Ha funzionalità complete
  • è alimentato dalla corrente
  • Ritrasmette il segnale

End-Device
(sensori, interruttori…)

  • Alimentato a batteria
  • non ritrasmette i dati
  • comunica esclusivamente con router o sensori

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