les protocoles domotiques - nouknouk/ma-domotique GitHub Wiki

une offre pléthorique

La liste des protocoles de communication est interminable: tout le monde connaît le WiFi et le bluetooth, des technos relativement généralistes et pensées d'abord pour les communications informatiques.

Mais il y a également une foultitude d'autres protocoles spécialisés: Zwave, Zigbee, Edisio, Enocean, RF 433MHz, Lora, Sigfox, KNX, X3D. Il y a de quoi être perdu quand on démarre dans la domotique.

des protocoles plus ou moins ouverts

Afin de "simplifier" (sic!) encore un peu plus les choses, certains fabriquants d'équipement utilisent un protocole existant qu'ils ont adapté "à leur sauce", plus ou (surtout) moins compatible avec le protocole d'origine, et qu'ils nomment avec leur propre terme.

• Les lampes Hue (Philips), par exemple, fonctionnent en réalité avec du Zigbee;
• même chose avec la gamme Aquara (Xiaomi) ;
• Somfy utilisait historiquement du RF 433Mhz (qu'ils appellent RTS) et sont passés plus récemment à "IO homecontrol", avec une fréquence et un protocole différent.

Au mieux, cette adaptation (qu'on qualifiera de 'propriétaire') permet à ces marques de proposer une valeur ajoutée au protocole d'origine ; au pire (et trop souvent) c'est le meilleur moyen d'enfermer l'utilisateur dans leur marque/écosystème en rendant leur protocole incompatible avec les protocoles concurrents:

"vous avez acheté des volets avec une télécommande sans fil Somfy IO ?"

"Ah désolé ma bonne dame, pour automatiser leur ouverture, vous n'aurez pas d'autre choix que d'acheter la centrale Somy IO valant plusieurs centaines d'euros. Les autres solutions, concurrentes, moins chères et/ou plus adaptées à vos besoins ne seront pas compatibles."

Bref, autant de protocoles, tous (ou presques) incompatibles entre eux, c'est la première source d'interrogation, de confusion et de découragement pour le néophyte.

filaire ? sans-fil ?

Il existe quelques protocoles filaires (KNX, X3D), mais ils sont souvent assez onéreux et leur installation doit être pensée dès la construction du logement ; leur adoption est donc relativement confidentielle.

Dans mon cas (la rénovation + domotisation d'une maison), l'adoption d'un protocole filaire aurait engendré trop de travaux supplémentaires ; c'est pourquoi j'ai préféré écarter cette option.

Les protocoles sans fil qui sont dédiés à l'usage domotique sont (de plus en) plus nombreux. Leur avantage principal est qu'on peut parfaitement les intégrer à une installation existante. C'est donc le candidat idéal lorsqu'on veut équiper un domicile à postériori.

pourquoi un protocole spécial pour la domotique ?

On pourrait se dire que des réseaux sans fil, on en a déjà à la maison: le WiFi et le Bluetooth sont désormais présent dans chaque foyer ; pourquoi donc devrait-on s'embêter à mettre en place un nouveau réseau sans fil, avec un nouveau protocole, incompatible avec ceux déjà existants ?

En bref: les besoins sont différents.

Les protocoles comme le Bluetooth et le WiFi ont été conçus avant tout pour le monde de l'informatique, où le besoin principal concerne la transmission de données, avec des besoins forts en terme de débit, de latence, etc...

Les équipements domotiques ont des besoins différents: avoir un gros débit est inutile, car les données transmises se résument souvent à une valeur, un ordre simple, etc... Par contre, d'autres besoins spécifiques sont prédominants:

une faible consommation en énergie

La plupart des capteurs (mais aussi quelques actionneurs) doivent pouvoir être installés dans des endroits où aucune source d'énergie n'est disponible: dans le cadre d'une installation dans une maison existante, il serait in-envisageable de devoir percer un mur et tirer une nouvelle gaine électrique pour chaque capteur de présence, de température, ... qu'on voudrait ajouter.

C'est pourquoi de nombreux équipements doivent pouvoir fonctionner sur pile. Et comme on n'a pas envie de devoir changer les piles de plusieurs (dizaines) d'équipements tous les mois, la technologie doit être très économe en énergie.

Le champion dans cette catégorie est le protocole Enocean: sa consommation électrique est tellement faible qu'il peut même se passer de pile: le peu d'énergie d'énergie dont il a besoin peut être couvert par une cellule photovoltaïque ou en récupérant l'énergie de l'utilisateur, quand il appuie sur un bouton par exemple.

un réseau maillé (aka. 'mesh')

Un équipement dont la consommation d'énergie est contenue ne pourra pas émettre des informations sur une longue distance ; dans nos logements construits en dur, avec des murs porteurs, des dalles bétons, la puissance du signal a très vite fait d'être atténuée et donc une portée limitée. Dans ce cadre, un équipement risque de ne pas pouvoir communiquer avec ses congénères situées à l'autre bout de la maison.

Certains protocoles domotiques intègrent une solution pour palier à ce problème: ils sont basés sur une topologie 'maillée' (dite 'mesh'), qui permet à un équipement de communiquer avec un autre même s'il est hors de portée ; pour cela il s'appuie sur des équipements adjacents qui relaieront ses informations - par saut successifs - jusqu'à la destination voulue.

En matière de domotique, on veut également que les équipements puissent communiquer directement entre eux, de façon décentralisée, sans avoir à passer par un élement centralisateur tiers. Cela permet d'éviter qu'un seul équipement central qui dysfonctionne mette à mal l'ensemble du fonctionnement du domicile.

En effet, si j'ai un bouton qui commande un volet, j'ai envie qu'ils puissent se parler en direct. Si mes deux équipements dialoguaient en WiFi par exemple, ils devraient passer par un point d'accès intermédiaire.

Les réseaux maillés offrent ce second avantage d'une communication décentralisée, comparé aux topologies de réseau plus classique (dites 'en étoile')

une approche multi-protocoles:

Au final, chaque protocole a ses avantages et ses inconvénients en fonction de chaque besoin; il est illusoire de penser qu'un seul protocole couvrira parfaitement tous ces besoins, et l'approche la plus pragmatique est donc d'utiliser plusieurs protocoles en parallèle.

Dans mon cas, j'utilise:

• Le protocole ZWave comme protocole principal dans mon installation, pour tous les équipements critiques de la maison. Son ouverture, sa capacité à communiquer sans fil (facilité d'installation), et le fait qu'il continue de fonctionner même si la box domotique centrale vient à tomber en panne l'ont emporté.

• Le protocole Zigbee et ses périphériques chinois à prix plancher permettent de compléter l'installation avec des capteurs sans fil non critiques pour un coût très faible (un capteur de température / humidité ou un bouton, c'est moins de 10 euros chez les marchands chinois).

• Le réseau ethernet filaire est central pour tous les équipements informatiques (serveurs, ordinateurs, ...) et apporte (gros) débit, sécurité et fiabilité. C'est également le protocole utilisé par les caméras de la maison.

• Le WiFi sert quant à lui pour les équipements mobiles (smartphone, ordinateur portable, Google Home) et là où il n'était pas possible de tirer facilement un cable ethernet lors de la rénovation (ex: les portes de garage domotisées)

• On pourrait même inclure dans la liste l'USB qui est le moyen de communication entre ma box domotique et le petit boitier qui gère les sirènes d'alarme, et entre le module de téléinformation pour le relevé de la consommation de courant au compteur.