Per anni la smart home basata su Zigbee ha condiviso la stessa corsia radio di Wi-Fi e Bluetooth, quella dei 2,4 GHz, sebbene lo standard potesse abbracciare sulla carta anche le frequenze attorno agli 800 MHz; abbraccio che non si è mai concretizzato, soprattutto lato consumer. La scelta dei 2,4 GHz era comoda per chi produceva dispositivi, perché consentiva di progettare un solo tipo di radio valido in tutto il mondo, ma ha imposto compromessi sulla copertura e sulla robustezza dei collegamenti.
Con il rilascio di Zigbee 4.0 la Connectivity Standards Alliance (CSA) ha dato una scossa a questo stato di cose, introducendo in modo formale il supporto alle bande sotto il gigahertz, in particolare attorno agli 800 MHz per l’Europa e ai 900 MHz per il Nord America, oltre a una serie di aggiornamenti che riguardano sicurezza, messa in servizio dei dispositivi e integrazione con i profili dedicati alle utility.
2,4 GHz, inutili nei dispositivi low power per la casa smart
Il punto di partenza resta il quadro attuale. Nella casa connessa consumer quasi tutti i prodotti Zigbee operano oggi a 2,4 GHz, appoggiandosi al livello fisico IEEE 802.15.4 che offre una velocità più che sufficiente per sensori, luci e attuatori, ma si muove in una banda ormai affollata.
I canali sono condivisi con reti Wi Fi, accessori Bluetooth e spesso con altri protocolli proprietari. In edifici con muri spessi o su più piani (lo scenario peggiore) la propagazione del segnale si indebolisce in fretta e diventa necessario costruire mesh molto fitte, con parecchi dispositivi fissi che agiscono da ripetitore.
Zigbee 4.0 interviene proprio su questi limiti radio e, nelle specifiche, definisce profili fisici per l’Europa centrati appunto sull’area degli 800 MHz e profili analoghi per il Nord America nell’intorno dei 900 MHz.
I vantaggi nel poter sfruttare questa frequenza sono due, accompagnati però da uno svantaggio che tuttavia ha un peso minore nell’ambito della connessione IoT per dispositivi poco potenti.
Le onde a frequenza più bassa hanno una lunghezza d’onda maggiore e tendono a superare meglio pareti, solai e ostacoli, con una perdita di segnale più graduale. A parità di potenza, la portata aumenta e il numero di nodi necessari per coprire un’abitazione o un edificio diminuisce.
Il rovescio della medaglia è una capacità inferiore in termini di bit al secondo, ma per i tipici carichi di Zigbee il vincolo è trascurabile rispetto al beneficio in copertura e affidabilità. In pratica il protocollo smette di essere legato a una sola banda condivisa con il resto dell’elettronica domestica e acquisisce una seconda via che può essere scelta in base alla regione e allo scenario d’uso.
L’aggiornamento non si limita alla parte radio. Zigbee 4.0 riorganizza il quadro di sicurezza introducendo meccanismi più articolati di gestione delle chiavi, autenticazione regolabile e canali cifrati per la fase di onboarding, con particolare attenzione alle reti miste in cui convivono dispositivi consumer e apparecchi legati all’energia.
In questo contesto torna centrale Smart Energy, il profilo Zigbee dedicato a contatori intelligenti, misurazione dei consumi e controllo del carico.
Nelle versioni precedenti Smart Energy aveva seguito un percorso in parte parallelo, con requisiti propri su sicurezza e interoperabilità e un uso più spinto delle bande sub GHz per collegare contatori e concentratori.
Zigbee 4.0, appropriandosi degli 800 MHz, riduce la distanza fra questi due mondi, riallineando le basi comuni e rendendo più semplice, per i produttori e per le utility, costruire reti in cui l’infrastruttura di misura e i dispositivi domestici condividano strumenti tecnici simili.
Sul piano dell’esperienza utente il tassello che completa il quadro è Zigbee Direct. Introdotto come estensione alcuni anni fa, oggi torna al centro del racconto di CSA perché permette di sfruttare il Bluetooth Low Energy come porta di ingresso nella rete Zigbee. Ne avevamo già scritto.
Zigbee Direct è la nuova funzione di Zigbee che permette di controllare i dispositivi tramite Bluetooth
Un telefono, un tablet o un altoparlante dotato di radio BLE può comportarsi come un interlocutore diretto per una lampadina o un interruttore Zigbee che integrano a loro volta il Bluetooth. Il pairing iniziale, la lettura dello stato, la modifica delle scene e dei livelli di luce avvengono attraverso il collegamento a bassa energia, senza bisogno di un hub Zigbee dedicato.
Una volta inserito nella mesh, il dispositivo continua a comunicare con gli altri nodi tramite Zigbee, mentre il Bluetooth resta disponibile per interventi di prossimità e per semplificare la fase di commissionamento. Il raggio è quello tipico del BLE, quindi l’uso non sostituisce un coordinatore sempre acceso, ma riduce la complessità percepita da chi accende la casa connessa per la prima volta.
C’è anche la misteriosa Suzi
Nell’annuncio di Zigbee 4.0 trova spazio anche un nome nuovo, Suzi. La CSA lo descrive come marchio per una tecnologia wireless standardizzata che estende la portata delle reti IoT attraverso una mesh sub-GHz basata sul livello di rete Zigbee.
Non è presentato come un protocollo completamente distinto, piuttosto come un modo per identificare prodotti pensati per coperture ampie, installazioni esterne o scenari professionali in cui servono anni di autonomia a batteria e distanze maggiori rispetto a quelle di una normale abitazione.
Il comunicato, però, non entra nel dettaglio delle frequenze che useranno i dispositivi Suzi e non chiarisce se faranno riferimento alle stesse bande sub-GHz codificate nelle specifiche di Zigbee 4.0.
È plausibile immaginare una forte sovrapposizione, dato che quelle bande esistono già nello standard, ma una coincidenza totale renderebbe più difficile distinguere, sul piano tecnico e commerciale, la linea Suzi dalla declinazione sub gigahertz di Zigbee 4.0.
In ogni caso, la CSA indica che il programma di certificazione per Suzi non è ancora operativo, quindi non c’è nemmeno una documentazione tecnica da poter consultare pubblicamente. Attenderemo.