Abbiamo più volte affermato su queste pagine che se veramente si vuole creare un impianto domotico complesso con tantissimi componenti non è consigliabile utilizzare una marea di dispositivi Wi-Fi: i normali router casalinghi non sono stati concepiti per collegare decine e decine di prodotti per la smart home quanto per collegare telefoni, smart TV, computer…
Ci sono protocolli di trasmissione wireless come Zigbee e Zwave dedicati alla domotica sul mercato da anni che portano una marea di vantaggi a chi deve allestire una casa intelligente e la loro evoluzione lenta ma inesorabile porta vantaggi che il Wi-Fi standard ad oggi non può offrire.
Vediamo quali sono e come si confrontano Zigbee e Zwave e soprattutto quali scegliere o perché, in certi casi non c’è bisogno di scegliere a priori.
Standard Aperti e chiusi
La differenza tra Zigbee e Z-wave a livello di componenti elettroniche è che Zigbee è indipendente dal produttore del Chip ed è uno standard “aperto”: in pratica avete differenti chip di diversi costruttori che rispondono ad una serie di protocolli “abbastanza” standardizzati. Se questo da un lato è un vantaggio per il prezzo dall’altro porta ad una discreta anarchia per quell'”abbastanza”: è possibile che un dispositivo non rispetti le regole generali del protocollo con i produttori che apportano alcune modifiche per gestire al meglio i dispositivi con il loro software.
Il caso più conosciuto è quello di Philips con Hue, basato su Zigbee: le lampade usano il protocollo wireless di base ma se volete sfruttarne tutte le capacità in un impianto complesso dovete disporre del gateway (elemento ponte tra Zigbee a Wi-Fi) Hue prodotto da Philips stessa che oltretutto gestisce direttamente l’aggiornamento delle periferiche/lampade.
La stessa cosa potremmo dire dei prodotti Aqara e Xiaomi… usano protocollo Zigbee di collegamento gestibile anche direttamente da altri Gateway ma con un Hub (gateway o bridge) dello stesso produttore funziona tutto meglio al primo colpo.
Dall’altra parte Z-wave è uno standard “chiuso”: c’è un solo produttore di chip che è Silicon Labs e che gestisce un protocollo abbastanza stabile e poco modificabile e in teoria tutti i prodotti (sono 1.700 al momento) possono parlare tra di loro ma non è detto: i produttori di Hub/Gateway che producono anche sensori cercano di farvi rimanere nel loro “parco chiuso” e ovviamente tendono a gestire al meglio la compatibilità con la loro produzione piuttosto che quella di terze parti introducendo delle capacità di controllo che altri gateway non posseggono.
In ogni caso Z-wave ha diversi vantaggi compreso quello di avere un ID identificativo unico che permette all’Hub di riconoscerlo senza problemi e risponde a dei protocolli di sicurezza che sono cresciuti nel tempo per qualità e affidabilità. Al momento ci sono 1700 periferiche domotiche e 700 aziende che a vario titolo utilizzano Z-wave per produzione, installazione e integrazione.
Distanze di installazione e distribuzione nella casa
Se c’è un vantaggio che i dispositivi Zigbee e Zwave hanno nei confronti del Wi-Fi è quello di creare un network di tipo “mesh”. La rete mesh non è più un concetto astruso per l’utente medio: esistono da diversi mesi dispositivi Wi-Fi “mesh” che permettono di diffondere la connettività ad alta velocità in tutta la casa (si vedano Netgear Orbi, AVM Fritz e altri brand) e pure Bluetooth nelle sue ultimissime versioni ora ha capacità mesh.
La rete Wi-Fi in ogni caso, se non utilizzate dei ripetitori mesh ha una configurazione standard “a stella” e quindi le periferiche più lontane dal centro che è il router avranno difficoltà maggiore a comunicare ed ognuna lo farà solo con le sue forze.
Al contrario in una rete mesh ogni elemento fa da ponte per il passaggio dei dati verso l’altro elemento e verso il gateway che funziona da centro di smistamento.
Zigbee e Z-wave sono nati fin dall’inizio con capacità mesh per un semplice motivo: creare una rete di interscambio tra diversi dispositivi sempre alimentati aumenta la ridondanza dei collegamenti e poter gestire i nodi in questo modo permette di “sensorizzare” ogni angolo della casa in configurazione che non è più a “stella” ma con maglie intrecciate in cui ogni dispositivo fa da ponte per quello vicino creando una serie di catene che si intrecciano secondo la topologia della stanza e delle periferiche.
In questo tipo di configurazione è fondamentale la distanza tra i singoli nodi e la capacità di trasmissione wireless che dipende pure dalla frequenza utilizzata.
Visto che Zigbee si basa sui 2.4 GHz e Z-wave viaggia “intorno” (spiegheremo questo “intorno” in seguito) ai 900 MHz è chiaro che il primo avrà meno capacità di diffusione all’interno delle pareti domestiche e, per creare una rete efficiente dovremo avere maglie di lunghezza inferiore in cui i singoli dispositivi sono ad una distanza inferiore uno dall’altro.
Tipicamente (e semplificando di parecchio) la distanza coperta da Zigbee si aggira sui 10-15 metri mentre quella coperta da Z-wave arriva ai 30 metri ma tutto questo dipende dal tipo di pareti che stanno in mezzo. Tipicamente avrete bisogno di disporre un nodo Zigbee con alimentazione in ogni stanza mentre con Z-wave potreste avere bisogno di due o 3 nodi per piano.
In generale questo tipo di problema non si presenta in una casa con impianto domotico diffuso ma se la vostra installazione è molto basilare, con pochissimi dispositivi discretamente lontani tra loro allora potreste ripensare ad usare il Wi-Fi (sempre che questo abbia una buona copertura in tutta la casa – magari con un ripetitore mesh Wi-Fi).
Differenza tra reti Mesh
Anche se Zigbee e Zwave sono basati sullo principio della rete a maglie (mesh) non si comportano esattamente nello stesso modo nella trasmissione dati: se lo scopo del mesh è arrivare al gateway centrale il segnale “salta” (hop) da un nodo all’altro e se Zigbee può potenzialmente eseguire un numero di salti infiniti, Z-wave può compiere solo 4 salti e in pratica se i 3 dispositivi più vicini e compatibili con il salto sono lontani dall’Hub, la catena viene interrotta: anche se questo viene compensato dalla maggiore portata vista nel capitolo precendente è necessario tenerne conto nella progettazione di una rete domestica su appartamenti molto grandi.
Disturbi sulla rete
Z-wave operando su una frequenza libera dal tradizionale Wi-Fi vostro e dei vostri vicini e da altri dispositivi è meno soggetto ad interferenze che possono andare a danneggiare la rete mesh diffusa in tutta la la casa. In questo Z-wave è sicuramente meno soggetto a disturbi sulla rete.
Energia e batteria
Se come abbiamo detto Zigbee e Z-wave hanno enormi vantaggi nei confronti di Wi-Fi sul consumo (sopratutto in standby se considerate che una lampada, una presa o un interruttore con Wi-Fi consuma anche più del doppio in fase di riposo/standby di una lampada Hue – 0,45 W) e ci sono differenze tra i due protocolli con un vantaggio a favore di Zigbee che è meno avido di energia e che pertanto è favorito nell’uso dell’installazione di sensori visto che il cambio batterie avverrà meno di frequente: questo riduce anche i tempi di manutenzione e gestione di un impianto complesso.
Inoltre i dispositivi Zigbee, grazie ad una collaborazione con Enocean possono utilizzare anche l’Energy Harvesting (che abbiamo spiegato su questa pagina) che di fatto evita all’utente di inserire una batteria e di dover gestire il suo cambio: ciò è comodo in dispositivi che possono raccogliere luce, differenza di temperatura ed energia meccanica come gli interruttori Vimar che abbiamo provato su questa pagina.
In ogni caso come abbiamo più volte affermato installare dispositivi sempre alimentati (lampade e relais/interruttori) con Zigbee e Z-wave (e pure Bluetooth) rappresenta un ottimo risparmio dell’impianto domotico a riposo o in standby rispetto a periferiche Wi-Fi tradizionali.
Prodotti internazionali – attenzione a Z-wave!
Mentre la frequenza di funzionamento di 2.4 GHz di Zigbee è la stessa in tutto il mondo quella di Z-wave è diversa da continente a continente per adattarsi alla legislazione sulle onde radio nazionali e quindi una periferica Z-wave acquistata in USA o in Australia funziona con una frequenza diversa da quella utilizzata in Europa risultando incompatibile o non installabile.
Ecco l’elenco delle principali frequenze di Z-wave in tutto il mondo espresse in MHz
- Europa e Guaiana Francese: 868.40, 868.42, 869.85
- China, Singapore, Sudafrica: 868.4
- Australia, Nuova Zelanda, Malesia: 921.4 ; 919.8
- Hong Kong: 919.8
- India: 865.2
- Russia: 869
- USA, Canada, Argentina, Guatemala, The Bahamas, Jamaica, Barbados, Mexico, Bermuda, Nicaragua, Bolivia, Panama, British Virgin Islands, Suriname, Cayman Islands, Trinidad & Tobago, Colombia, Turks & Caicos, Ecuador, Uruguay: 908.4 ; 908.42 ; 916
- Israele: 916
- Giappone e Taiwan: 922 – 926
Quindi fate attenzione sia agli acquisti sia ad eventuali trasferimenti dei vostri impianti in altre case all’estero: le vostre periferiche Z-wave potrebbero non funzionare nella nuova casa.
Cosa vi possiamo consigliare per un impianto domotico wireless?
Vista la produzione attuale e viste le premesse il consiglio migliore è quello di scegliere in base a due o tre parametri: la dimensione della casa, il numero di sensori e dispositivi da installare, la tipologia di strumenti domotici che volete usare. Sono consigli ovviamente molto generici e per impianti mediamente complessi va fatto uno studio preparatorio adeguato… ma prendeteli come consigli di base….
Casa piccola, poche periferiche
Se avete necessità di installare pochissimi interruttori o semplicemente un kit per tapparelle e/o garage e avete una cosa con un’ottima copertura wireless potreste affidarvi al Wi-Fi e abbinare un gateway Wi-Fi Zigbee di Philips Hue per le lampade, oppure, se non avete problemi con la privacy un Hub Amazon Echo (magari Plus o Show che hanno a bordo Zigbee per altre periferiche). Lo stesso dicasi per chi ha Homekit: prese e ciabatte Wi-Fi, Hue Philips con Zigbee ed una Apple TV per gestire bluetooth anche in vostra assenza sono sufficienti.
Casa media o grande, poche o tante periferiche
Se la casa che dovete “domotizzare” è abbastanza grande (diciamo sopra i 60-70 metri) e/o su due piani cominciate a pensare ad una rete con Zigbee o Z-wave installando una periferica Zigbee alimentata in ogni stanza o una alimentata Z-wave ogni 2-3 stanze, abbinate sempre una sistema di luci Philips Hue o Tadfri di Ikea o Zigbee con Amazon Echo (se vi piace il controllo vocale) o di terze parti.
Se la casa è veramente grande ricorrete e avete tante periferiche ricorrete ad un hub o gateway multipiattaforma che abbia sia Z-wave che Zigbee (e magari anche Bluetooth, Radiofrequenza e IR): in commercio non esistono tantissimi: noi ne abbiamo provato due validi come Samsung Smartthings commercializzato da Vodafone e Homey che e’ compatibile pure con Homekit.
L’integrazione a livello di impianto con le nuove serie civili
Ricordiamoci inoltre che esistono da qualche mese sul mercato alcune serie civili con integrazione domotica come Living Now di Bticino – Legrand – Netatmo che ha un suo gateway che mette in comunicazione Wi-Fi e Zigbee e si può integrare con Alexa, Google e Homekit. Può essere un punto di partenza o un arricchimento dell’impianto in fase di ristrutturazione: ricordatevi delle caratteristiche di zigbee nel caso voleste progettare un impianto per casa vostra.
L’abbinamento di una serie di questo genere con un Hub o gateway multipiattaforma vi mette praticamente in grado di supportare qualsiasi dispositivo sul mercato e di controllare qualsiasi aspetto della vostra smart home.
Nota: questo articolo è aperto alle vostre richieste di consigli e suggerimenti e sarà integrato con link e approfondimenti.
