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ZigBee : pour tout contrôler sans fil

Ridha Loukil

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ZigBee : pour tout contrôler sans fil

Le marché mondial des composants ZigBee (ci-dessus celui de Chipcon) pourrait atteindre 150 millions d'unités en 2008.

© D.R.

- Cette technologie radio à courte portée et faible coût est optimisée pour les applications de contrôle fonctionnant sur piles.

Dans le monde du sans-fil, les technologies ne manquent pas. Mais il y a en une qui faisait défaut : une technologie assez sobre pour fonctionner sur piles pendant des mois, voire des années. Et assez bon marché pour s'intégrer dans des produits aussi banalisés que les lampes, les interrupteurs électriques ou les télécommandes. De quoi donner une nouvelle impulsion à la domotique, faciliter l'automatisation dans le bâtiment ou simplifier la surveillance des machines dans l'industrie. Cette technologie existe maintenant. Elle s'appelle ZigBee.

Comme Bluetooth, il s'agit d'une solution de communication radio à courte portée. Mais au lieu d'offrir un débit de transmission de 1 Mbit/s, elle se limite à 250 Kbit/s. En contrepartie, elle est plus robuste, perturbe moins l'environnement radio, offre des temps de latence mille fois plus courts, consomme dix fois moins de courant et revient cinq fois moins cher. Bref, c'est la technologie idéale pour contrôler éclairage, chauffage, alarmes, stores roulants, fermetures de portes et autres fonctions domotiques, sans avoir à creuser des saignées pour les câbles dans les murs et les plafonds.

Transmettre une information concise

Prolongement de HomeRF, une autre technologie radio lancée en 1998 pour les réseaux domestiques mais abandonnée au profit de Wi-Fi, ZigBee se décline en deux versions. La première correspond au standard IEEE 802.15.4. Fonctionnant à 2,4 GHz avec un débit nominal de 250 Kbit/s, elle s'adresse principalement aux applications domotiques et d'automatisation du bâtiment, un marché de masse qui constitue son plus gros débouché. La seconde version correspond au standard IEEE 802.15.4a. Tournant en Europe à 868 MHz avec un débit de 20 Kbit/s (915 MHz et 40 Kbit/s aux États-Unis), elle vise à remplacer les technologies propriétaires dans des applications de contrôle industriel.

Dans un contexte de surenchère en termes de vitesse de transmission, le faible débit peut paraître comme un handicap. En fait, ce n'est pas le cas. Car, contrairement à Bluetooth ou Wi-Fi, ZigBee ne se destine pas au transfert de flux de données. Il se contente de transmettre de temps en temps une information concise : l'état d'un équipement (la lampe est éteinte ou allumée, l'alarme activée ou non, le lave-linge fuit ou non, la porte est fermée ou ouverte...), un ordre (à la lampe de s'allumer, à l'alarme de se déclencher, à la porte de se fermer...) ou une mesure (relevé de compteur, température, humidité...). La plupart du temps, il reste inactif en mode de veille.

Son nom lui vient de Philips. Il fait référence à une colonie d'abeilles qui, en dansant en zigzag, parviennent à se communiquer des informations sur les dernières découvertes de nourriture. Il renvoie aussi à l'image de l'abeille qui butine de fleur en fleur. Car, dès le départ, ZigBee a été pensé pour des réseaux maillés où l'information se propage de proche en proche, par sauts successifs, jusqu'au destinataire. En théorie, il est possible de créer des réseaux à 65 500 noeuds. En pratique, la limite est plutôt de 255 noeuds.

Depuis 2002, cette technologie est promue par Chipcon, Ember, Freescale, Honeywell, Motorola, Mitsubishi, Philips et Samsung au sein de ZigBee Alliance. Ce consortium regroupe aujourd'hui plus de 150 sociétés. Parmi ses membres figurent EDF, France Télécom, Legrand et STMicroelectronics. Les spécifications de la version 1.0, approuvées en décembre 2004, ont été publiées à l'été 2005. Les premières puces compatibles sont commercialisées par les américains Ember et Freescale, et le norvégien Chipcon. Les prix varient de 2 à 4 dollars en gros volume selon que le transmetteur radio associe juste de la mémoire ou un microcontrôleur. « Ils devraient tomber aux alentours de 1 dollar en 2010, contre 5 dollars pour Bluetooth aujourd'hui », pronostique Gabriel Chegaray, expert en ZigBee chez France Télécom R&D.

Les premières applications émergent aux États-Unis dans le contrôle à distance de la maison, la surveillance et l'assistance des personnes isolées, ou encore l'optimisation de l'arrosage en agriculture. Chipcon affirme avoir déjà livré en juin 2005 son millionième composant ZigBee. Selon les prévisions du cabinet d'étude In-Stat/MDR, le marché mondial pourrait atteindre 150 millions d'unités en 2008. D'après Philippe Bluteau, responsable des composants radio chez Acal Mécodis, le représentant de Chipcon dans l'Hexagone, les premiers produits utilisant ZigBee en France devraient voir le jour en 2006.

Son atout majeur : l'interopérabilité

Le succès semble garanti dans la domotique. Il l'est moins dans l'industrie où ZigBee devra affronter des solutions propriétaires bien établies. Selon Gabriel Chegaray, la concurrence la plus sérieuse vient de la technologie Z-Wave, qui fonctionne à 868 MHz avec un débit de 9,6 Kbit/s. Son propriétaire, le danois Zensys, dispose du soutien de plus 125 industriels, dont des noms aussi prestigieux que Carrier, Logitech ou Panasonic. L'entrée récente d'Intel dans son capital constitue un renfort de taille. En France, cette technologie a encore la préférence de Somfy, fabricant d'automatismes de fermeture de stores et portes, alors que les fabricants d'appareillages électriques Legrand et Schneider Electric semblent se laisser séduire par ZigBee.

« Z-Wave a le gros avantage d'exister déjà. Il est utilisé dans plus de 85 produits, disponibles aujourd'hui sur le marché. Mais ZigBee a les atouts de la robustesse, de la richesse fonctionnelle, de l'interopérabilité et du coût. Il a toutes les chances de l'emporter », affirme Gabriel Chegaray.

FAIBLE CONSOMMATION ET GRANDE FIABILITÉ

1. Caractéristiques - Fréquence : 2,4 GHz ou 868 MHz - Débit de transmission : 250 Kbit/s pour la version à 2,4 GHz 20 Kbit/s pour la version à 868 MHz - Portée jusqu'à 100 m 2. Pour quels besoins - Transmission d'une petite information telle que l'état d'une machine, un ordre ou une mesure, mais avec une grande fiabilité, une très faible consommation de courant et à très bas coût. - La technologie doit fonctionner sur piles pendant des mois, voire des années, et revenir, à terme, aux alentours d'un dollar.

UN VASTE ÉVENTAIL D'APPLICATIONSDANS L'INDUSTRIE

Le contrôle à distance des machines - Les réseaux de capteurs - Surveillance des équipements sensibles (compresseurs, pompes...)

UN VASTE ÉVENTAIL D'APPLICATIONSDANS LA MAISON

- Le contrôle de l'éclairage, du chauffage, des alarmes, des stores roulants et autres fonctions domotiques - La télérelève automatique des compteurs d'électricité, de gaz et d'eau - Les télécommandes - Le clavier, souris et autres périphériques du PC

UN VASTE ÉVENTAIL D'APPLICATIONSPOUR L'ENVIRONNEMENT

- Le contrôle de la température, de l'humidité, des vibrations, de la pollution...

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