Domotique : tout comprendre aux protocoles pour la maison connectée

 

Envie d’un système domotique complet pour connecter entièrement sa maison (ou presque) ? Plutôt simple. À condition de comprendre les différents protocoles de communication. Explications.

Smart home

Pilotez tous les objets connectés de votre maison // Source : Gerd Altmann – Pixabay

Accumuler les objets connectés et les assistants vocaux, c’est bien. Les faire collaborer au sein d’un système unique qui ne nécessitera qu’une seule app, c’est mieux. Mais quand on cherche à passer à l’étape supérieure pour automatiser son domicile, mieux vaut maîtriser les différentes options disponibles. Car choisir « sa » domotique est plus complexe qu’hésiter entre iOS et Android ou macOS et Windows.

Les acteurs sont nombreux sur le marché et les systèmes ne proposant pas tous les mêmes accessoires, mieux vaut définir ses besoins : envie de détecteurs de fuite d’eau qui envoient l’ordre à une vanne connectée de fermer l’arrivée générale en cas de dégât des eaux, de détecteurs de mouvements extérieurs qui interagissent avec des éclairages en cas de visite indésirable ou d’une alarme reliée à des capteurs d’ouverture de fenêtres ? Ou simplement la flemme d’allumer la lampe du couloir la nuit ?

Les usages sont multiples, mais il faut d’abord comprendre les protocoles de communication, c’est-à-dire le langage qui permet à deux appareils de communiquer. Car les différents protocoles sont incompatibles entre eux, à moins de bidouillages qui ajoutent de la complexité. Une prise électrique Z-wave ne sera pas compatible Zigbee, un détecteur d’incendie Wi-Fi ne sera pas visible par le Bluetooth, etc.

Pour éviter les déconvenues, voici un tour d’horizon des principaux protocoles grand public disponibles sur le marché.

Qu’est-ce que le Z-wave ?

La star de la domotique. Ce protocole de communication radio de faible puissance émet sur une fréquence de 868,4 MHz et permet à des modules compatibles d’échanger des informations de manière sécurisée. Il permet de gérer, via un contrôleur (une box domotique), jusqu’à 232 appareils différents, que ce soit des capteurs d’ouverture de portes ou de fenêtres, des détecteurs (fuites d’eau, mouvements, incendie), des prises connectées, des mécanismes de volets roulants, des arrêts d’arrivée d’eau, etc.

Développé par le Danois Zen-Sys, et détenu désormais par la firme texane Silicon Labs, le Z-wave était jusqu’en 2019 un protocole dédié, déjà adopté par plus de 700 fabricants de produits connectés dans le monde, regroupés au sein de la Z-wave Alliance. Ce qui garantit qu’un produit estampillé Z-wave trouvera sa place dans votre système domotique, quelle que soit sa marque (impossible par contre d’utiliser des modules achetés aux USA ou au Japon, la fréquence du signal étant différente).

L’une des principales caractéristiques de Z-wave est de fonctionner sur le principe du réseau maillé (ou « réseau mesh »). Chaque nœud, à condition qu’il soit alimenté électriquement, agit comme un répéteur, ce qui permet d’augmenter automatiquement la distance de transmission du signal. Chaque module additionnel accroîtra ainsi la portée du réseau. Bidirectionnel, le Z-wave permet à chaque module d’effectuer un retour d’état, c’est-à-dire que l’on sait si l’ampoule que l’on vient d’allumer est effectivement « ON », le volet électrique descendu, la porte fermée et ainsi de suite.

Simple d’utilisation, mais non dénué d’intérêt pour les bidouilleurs qui pourront personnaliser les modules à volonté, le Z-wave est un protocole dit de moyenne distance. Il permet de transmettre les données jusqu’à 30 mètres en intérieur et 100 mètres en plein air. Il est surtout peu énergivore, le débit de données est faible (jusqu’à 100 kbit/s) et le signal fait des bonds entre nœuds du réseau maillé pour atteindre sa destination, ce qui nécessite en conséquence peu de puissance de transmission (et d’énergie).

Enfin, le protocole est disponible directement dans des box domotiques comme la Home Center 3 de Fibaro, l’Eedomus de Connected Object ou l’étonnante ZipaTile de Ziapto, dans des dongles USB sur la TaHoma de Somfy ou via le logiciel open source Jeedom pour les plus aventureux. Évidemment, le Z-wave est compatible avec Google Home et Alexa (via les boxes domotiques).

Qu’est-ce que le Zigbee ?

Zigbee ou le protocole qui monte. Comme le Z-wave, le Zigbee est un protocole radio de faible puissance permettant la création d’un réseau maillé, la communication bidirectionnelle des modules et la mise à disposition d’un retour d’état. Mais à l’inverse du Z-wave, il émet sur la fréquence des 2,4 GHz ainsi que sur celle des 868,4 MHz et autorise la transmission d’un plus grand nombre de données avec son débit de 250 kbit/s. Protocole de courte portée, le Zigbee n’émet qu’à 20 mètres, ce qui peut limiter certains usages en extérieur. Plus facile d’utilisation que son concurrent direct, il permet d’associer 65 000 périphériques (contre 232 pour le Z-wave), ce qui bien sûr n’arrive jamais dans la vraie vie. Comme précédemment, les modules sous Zigbee consomment peu d’énergie et certains appareils sous pile peuvent fonctionner des années.

Protocole open source monitoré par la Zibgee Alliance, le Zigbee est libre d’utilisation par qui le souhaite (et respecte le cahier des charges). Et la liste des solutions l’utilisant est assez impressionnante : Signify (ex-Philips Hue), Ikea (la gamme Trådfri), Amazon (Echo Plus deuxième génération, Show 2 et Studio), Xiaomi (gamme Aqara), Legrand (Céliane By Netatmo).

Corollaire de l’utilisation d’un protocole ouvert : chaque fabricant est libre d’apporter les modifications qu’il juge nécessaires au bon fonctionnement de son produit, ce qui a pour conséquence qu’un appareil signé Zigbee ne sera peut-être pas compatible avec un autre périphérique ou contrôleur Zigbee. Mieux vaut vérifier la compatibilité avant l’achat d’une solution. Ou utiliser un concentrateur capable de reconnaître ces différents produits.

Qu’est-ce que le 433 MHz ?

Le pionnier des protocoles domotiques, même s’il est plus juste de parler de fréquence 433 MHz plus que de protocole. Sans le savoir, nous avons tous eu une installation domotique grâce au 433 MHz. Certes, on ne pouvait pas la contrôler au smartphone, on ne pouvait pas lui parler, mais elle était là, autour de nous : volets roulants, stations météo Oregon, ouverture automatisée de portes de garage… Le 433 MHz est partout.

Totalement compatible avec les boxes domotiques modernes par l’ajout en USB d’un dongle RFplayer, qui va « décoder » la fréquence, le 433 MHz est une fréquence particulièrement répandue. Quel que soit l’usage, il y a un module qui va combler un besoin, que ce soit une sonde de température, une commande de volet, une télécommande… Les périphériques sont généralement moins coûteux que leurs équivalents de protocoles différents et plus solides (mais moins réussis esthétiquement).

Revers de la médaille, la sécurisation de ses échanges de données est aux abonnés absents et on le déconseillera dans le domaine de la sécurité du logement. Cela reste néanmoins une solution d’appoint au rapport usage/prix imbattable.

Qu’est-ce que le Wi-Fi ?

Sur le papier, le Wi-Fi n’a que des avantages. C’est le protocole que le monde entier connaît et utilise, il permet le transfert rapide d’une grande quantité de données, surtout dans sa version 6… mais il est énergivore au possible. Quand un périphérique est connecté à un contrôleur domotique, que ce soit une box Z-wave ou un HomePod, il doit constamment être en éveil pour pouvoir remonter les informations sur son état. Cela exclut de fait beaucoup de modules au sein d’un réseau.

Dès lors le Wi-Fi ne peut être considéré comme un protocole idéal en domotique, son usage va plutôt se tourner vers des objets connectés nécessitant une alimentation continue. On pense en particulier à l’enceinte Nest Audio, qui en retour contrôlera à la voix les éléments du réseau, à des thermostats intelligents, des caméras, des portiers vidéo, des interrupteurs de volets… Il existe une multitude d’objets connectés qui peuvent ainsi s’insérer dans un système domotique, à condition bien sûr que la bande des 2,4 GHz de votre réseau ne soit pas surchargée.

Et s’il fallait une raison supplémentaire de ne pas succomber à une domotique 100 % Wi-Fi, imaginez le jour où vous changerez la box de votre fournisseur internet et qu’il vous faudra réassocier un à un vos cinquante périphériques. Des heures de plaisir en perspective.

Qu’est-ce que le Bluetooth ?

Quasi universel, lui aussi utilisé quotidiennement par une large partie de l’humanité, l’usage du Bluetooth en milieu domotique se rapproche de celui du Wi-Fi. Facile à configurer, reconnu par tous les smartphones, mais incapable de tenir la charge d’un système complet.

Limités en distance, nécessitant d’être proches d’eux, les périphériques domotiques connectés en Bluetooth (brosse à dents, balance, ampoules, prises, capteurs…) ne peuvent pas communiquer entre eux, ce qui exclut la construction d’un réseau domotique centralisé. Mais, car il y a toujours un « mais », il existe des exceptions, la plus notable étant bien sûr HomeKit, développé par Apple. Utilisant le Bluetooth Low Energy (BLE), dix fois moins gourmand en énergie que le Bluetooth normal, il permet de regrouper les modules compatibles HomeKit (et seulement ceux-là) au sein d’un tableau de bord qui va autoriser la création de scénarios et d’interactions entre périphériques.

Mais le Bluetooth n’a pas dit son dernier mot : on attend la généralisation des produits utilisant le récent Bluetooth Mesh, qui crée un réseau maillé, pour assister à la création de solutions domotiques 100 % Bluetooth.

Qu’est-ce que l’enOcean ?

Autre protocole radio basse consommation sur la fréquence 868,4 MHz, l’enOcean possède un avantage inestimable, surtout en cette époque où l’on recherche à être plus économe en énergie : ses modules sont sans pile, ni fil. En termes pratiques, les modules enOcean sont totalement mobiles et peuvent se déplacer à volonté, y compris les interrupteurs électriques. De plus, ceux qui disposent chez eux de plusieurs capteurs sur piles connaissent l’angoisse de la panne et la recherche de la bonne pile, qui ne se vend bien sûr qu’en magasin spécialisé. Finie la corvée des piles. D’un point de vue écologique, voici une économie de ressources et une source de pollution de moins. Les périphériques enOcean sont ainsi alimentés par de la récupération d’énergie, que ce soit par le solaire, l’énergie mécanique engendrée sur l’appui d’un interrupteur ou même la différence de température.

Si ces modules s’autosuffisent en stockant l’énergie nécessaire à leur fonctionnement et n’ont besoin d’aucune maintenance, ils ont d’autres qualités, mais hélas quelques défauts. Côté positif, l’enOcean a une portée de 30 m en intérieur, 300 m en extérieur et ses périphériques n’ont pas forcément d’une box domotique pour être contrôlés — on peut rendre l’Eedomus ou la Tahoma de Somfy compatibles par l’ajout d’un dongle USB ou retrouver le protocole directement intégré dans la box Enki de Leroy Merlin. Ils peuvent même servir de répéteurs Wi-Fi. Côté négatif, le retour d’état n’est pas implémenté sur tous les périphériques, ce qui peut être gênant sur certains capteurs liés à la sécurité ou en cas de contrôle à distance (ai-je bien fermé ce volet ?). Les modules sont généralement plus chers que des équivalents de protocoles différents et nécessitent de posséder de bonnes bases en domotique.

Qu’est-ce que Chip (Connected Home over IP) ?

Le protocole des protocoles, annoncé pour 2021. Si aujourd’hui la domotique grand public est disponible sur différents écosystèmes, Chip (Connected Home over IP), entend permettre l’interopérabilité des objets connectés incompatibles auparavant. Fruit de la collaboration entre près de 150 entreprises du secteur, au premier rang desquelles Samsung, Google, Apple, Ikea, Huawei, Comcast, Legrand ou encore Signify, ce nouveau standard a aussi été rejoint par la Zigbee Alliance et Silicon Labs (détenteur des droits sur le Z-wave), signe qu’une démocratisation et une généralisation de la domotique sont envisageables dans un futur proche.

Complexe, Chip comprend plusieurs briques, dont le Wi-Fi, l’Ethernet, le Bluetooth low energy et le Thread, un nouveau protocole, qui permet la création d’un réseau maillé basse consommation à la manière du Zigbee. Si les plus grands acteurs des télécoms et de l’informatique aboutissent à ce protocole ultime, l’avenir des normes historiques pourrait être contrarié, mais la vie des utilisateurs simplifiée. Plus besoin de choisir. S’il va encore s’écouler quelques années avant de pouvoir bénéficier d’un large éventail d’accessoires Chip, Apple vient de poser un premier jalon avec son nouvel HomePod mini, capable de commander une ampoule Leaf.

Un premier pas vers une domotique universelle qui renvoie à la question existentielle ultime que se pose tout acquéreur de produits hi-tech : est-il urgent d’attendre la prochaine génération ?

Quel protocole choisir pour sa maison connectée ?

Complexes, les protocoles de communication utilisés en domotique ? Sur le papier peut-être, mais dans la réalité pas vraiment. Les comprendre, c’est d’abord pouvoir naviguer dans la jungle des produits disponibles sur le marché et surtout ne pas se tromper sur
la compatibilité d’un actionneur ou d’un capteur avec le système que vous possédez ou comptez acquérir. Comme toujours, l’important n’est pas tant le protocole que l’usage que vous aurez de votre installation et vos envies.

Pour simplifier, la domotique universelle n’existe pas et n’existera certainement jamais. Mais on peut s’en rapprocher et s’éviter un mal de crâne atomique en optant pour une box domotique multiprotocoles, ou au moins évolutive, qui permettra de jongler entre Z-wave, Zigbee, enOcean, Wi-Fi et peut-être même Homekit. Mais ça, c’est une autre histoire.

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