Protocoles Domotiques : être sur la même fréquence ne veut pas dire que l’on peut se comprendre…8 minute(s) de lecture

Lorsque l’on commence à s’intéresser à la domotique on comprend rapidement qu’il y a plusieurs technologies disponibles. Le message se brouille un peu lorsque l’on commence à parler de protocoles et de radio fréquences. On entend des noms tels que Zigbee, Z-Wave et autres EnOcean. En creusant un peu, on comprend que ces technologies permettent à des périphériques domotiques de contacter la centrale via 2 bandes principales de fréquences: 433 MHz et 868 MHz. Au jeu des compatibilités seules les fréquences sont affichées sur les produits des supermarchés et on espère que cela marchera avec la box nouvellement acquise. Erreur. Deux protocoles d’une même fréquence sont incompatibles. Petites explications.

Protocoles et fréquences

Parmi les technologies employées dans les maison connectées, les protocoles domotiques représentent un sujet à part entière. Zigbee, Z-Wave, EnOcean et bien d’autres se disputent les bienveillances des consommateurs. Au gré des alliances industrielles ils tirent tour à tour l’attention vers eux. Chacun étant meilleur que son confrère, les industriels n’ont aucune envie à ce jour de choisir un protocole commun pour développer l’industrie de la maison connectée. La compatibilité entre les périphériques domotiques n’est qu’un vœux pieux.

L’interopérabilité n’est donc pas pour aujourd’hui, mais il ne faut pas désespérer. Les réseaux d’ordinateurs ont également eu ces guerres de clans. Au final, les Appel Talk, Token Ring, et autres Novell ont disparus. Il ne reste plus que l’IP. Et tout ordinateur connecté en IP au réseau pourra discuter avec ses homologues d’une autre marque. Avec un peu de chance il pourra en être de même dans la maison connectée. Sauf si l’IP ne remporte la guerre également dans ce secteur!

home-automation-protocol

Quoi qu’il en soit, il est désagréable lorsque l’on achète un périphérique domotique sans que le nom du protocole ne soit clairement écrit que l’on puisse constater qu’il n’est pas compatible avec son système domotique. Au fin fond du manuel d’utilisation, quand celui -ci a correctement été traduit, on retrouve souvent 2 chiffres “433” ou “868” suivi de 3 lettre “MHz”. Ces informations renseignent le consommateur sur la fréquence des signaux radio fréquence utilisés: 433 MHz ou bien 868 MHz.

Débutant, on suppose que cela veut dire que 2 objets proposent ces mêmes chiffres sont compatibles. Et bien non! Sans quelques connaissances on se fait avoir en achetant des appareils qui sont incapables de discuter entre eux. C’est un comble pour des systèmes supposées être communicantes. Installer chez soi un système domotique peut vite devenir un cauchemar de complexité et de frustrations. En effet, avec la fréquence il faut également composer avec le protocole.

Exemple de la communication humaine: la voix

Quittons un bref instant la domotique et sa jungle de protocoles gérant les signaux RF qui perturbent et peuvent perdre le domoticien débutant pour se concentrer sur un mode de communication que tout le monde connait: la voix humaine.

La voix est un signal sonore qui est véhiculé dans l’air via des ondes sonores. Jusque là tout va bien. Les mots prononcés sont portés par les airs de la bouche à l’oreille du destinataire. Le “gros” du spectre sonore émis par les voix se situe entre 50 Hz et 8 000 Hz. En dehors de cette plage de fréquences, le son ne peut plus être produit. On peut très bien réduire la gamme de fréquences transmises si on se contente de considérer que l’on veut juste transmettre la compréhension de la parole. C’est pour cela par exemple que le téléphone “passe” la bande de fréquence 300 – 5 000 Hz uniquement.

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Sans être physicien ni acousticien, on reconnait facilement que par exemple les femmes ont des voix plus aiguës, et les hommes des voix plus graves. La qualité sonore qui nous permet de faire la distinction entre les sons graves et les sons aigus est leur hauteur. On a pris l’habitude de représenter la fréquence des sons selon une dimension verticale : hauteur est donc devenu synonyme de fréquence. C’est dans le chant que l’on s’amuse le plus à passer d’un registre à l’autre:  nous pouvons alors facilement identifier si nous chantons dans le bas de notre voix ou dans le haut. Les sons hauts sont dits aigus et les sons bas sont dits graves.

zone-audible

Comment positionner alors les hauteurs de voix sur la bande de fréquence. C’est facile, il suffit de penser à la classification des voix lyriques:

  • les voix graves (les sons bas) sont celles des basses => basses fréquences
  • les voix aiguës (les sons hauts)  => hautes fréquences

Le son de la voix est produit par la vibration des cordes vocales. Ces vibrations sont également captés en tant que vibration par l’oreille: c’est le tympan qui est mis en vibration par le son que l’oreille capte. Plus les vibrations sont lentes, plus les sons sont graves. Inversement les vibrations rapides correspondent aux sons aigus.

L’onde se propage dans l’air

Lorsque votre voisin musicien du bout de la rue s’exerce à la flûte, il produit des sont relativement aigus. Il y a de grandes chance que sa mélodie ne vous parvienne pas. Lorsqu’il change d’instrument et qu’il se met à la batterie il produit des sons plus graves. Ces sons parviennent alors à vos oreilles. Demandez lui alors de jouer des instruments au même volume sonore et vous constaterez que ce n’est pas parce que la force de frappe sur la grosse caisse est plus importante que le souffle dans une flûte qui fait que vous entendez mieux la batterie que l’instrument à vent. Vous pouvez constater cela lorsqu’il met son morceau de musique préférée trop fort, seuls les sons graves de la batterie vous arrivent. La guitare et le chanteur ne vous parviennent pas.

Si l’on regarde les ondes radio fréquences elles ont la forme suivante:

onde-normale

Si l’on augmente sa fréquence cela donne ceci:

onde-haute-frequence

A contrario, si l’on diminue la fréquence, cela donne ceci:

onde-base-frequence

Si l’on considère que l’information est véhiculée dans une onde, on voit que plus la fréquence est haute, plus il y a d’ondes par secondes donc plus on peu passer d’informations rapidement.  Autrement dit, les hautes fréquences permettent de transmettre les informations plus rapidement. Les ondes à hautes fréquences sont plus “rapides” à transmettre l’information transportée.

Avec ces exemples on peut percevoir pour les ondes RF les règles de physique suivantes:

  • une onde basse fréquence se propage à une distance plus importante qu’une onde haute fréquence
  • une onde haute fréquence a besoin de plus de puissance pour parcourir des distances importantes
  • une onde haute fréquence traverse plus difficilement les obstacles qu’une onde basse fréquence

Bref à puissance égale, les sons aigus se déplacent plus rapidement mais vont moins loin que les sons graves.

Revenons aux signaux RF de la domotique

Les fréquences sur lesquelles ont peut émettre des signaux sont régies par des textes de lois. En France pour des appareils typiquement utilisés dans le cadre de la maison connectée, quelques fréquence seulement sont autorisées. On retrouve de manière classique les fréquences 433 MHz, 868 MHz, ou encore 2,4 GHz.

A titre d’exemple voici par fréquence les types de protocoles que l’on peut rencontrer:

  • 433 MHz : HomeEasy (Chacon, D-IO) , RTS de Somfy, Blyss (éclairage), MyFox, Oregon, X10
  • 868 MHz : Z-Wave, EnOcean, Blyss (securité), io-homecontrol (Somfy), X2D / X3D (Delta Dore), ARW (Avidsen), KNX
  • 2,4 GHz : Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi

home_automation

Les ondes vocales et les ondes RF ne sont pas de même nature. Certaines caractéristiques vues précédemment concernant la voix peuvent être réutilisé pour percevoir ce qui est vrai en ce qui concerne les protocoles domotiques:

  • les protocoles utilisant les fréquences 868 MHz se propagent plus difficilement que les protocoles utilisant les fréquences 433 MHz
  • les protocoles utilisant les fréquences 433MHz se propagent plus lentement que les protocoles utilisant les fréquences 868 MHz
  • A puissance égale les protocoles utilisant les fréquences 868 MHz se propagent plus rapidement mais ont une portée moindre que les protocoles utilisant les fréquences 433 MHz

Je vous fait une petite récap:

“Basse” Fréquence“Haute” Fréquence
ex : 433 MHzex : 868 MHz
Transmet peu d’informations en 1 secondeTransmet plusieurs informations en 1 seconde
Se propage lentementSe propage rapidement
Se propage loinNe se propage pas très loin
Besoin de peu d’énergie pour se propager loinBesoin de beaucoup d’énergie pour se propager loin
Traverse plus facilement les obstaclesTraverse plus difficilement les obstacles

L’incompréhension sur une même fréquence

Ah oui,  avant de vous quitter, voici pourquoi 2 protocoles sur une même fréquence ne sont pas compatibles.

C’est tout simple. Reprenons l’analogie de la voix. Deux personnes qui parlent ensemble mais dans des langues différentes sont incapables de se comprendre. Ils utilisent le même moyen de communication, la voix, mais pas la même manière de structurer l’information, la langue.

En domotique c’est pareil, utiliser 2 protocoles différents c’est comme parler 2 langues différentes. Les systèmes domotiques branchés sur les mêmes fréquences pourront s’entendre mais pas se comprendre. L’ensemble du vocabulaire, de la grammaire, de la prononciation, de l’orthographe sont à la compréhension des humains ce que le protocole est à la discussion en domotique. Si l’on ne parle pas la même langue on ne fait qu’entendre les voix et l’on ne peut pas comprendre le message. L’information est “audible” mais malheureusement “incompréhensible”.

Etre sur la même fréquence ne veut donc pas dire que l’on peut se comprendre…

18 Comments

  1. zeki said:

    Bonjour, j’aime beaucoup vos articles mais cette fois si vous vous avancez un peu trop.
    Je comprends bien votre souics de vulgaridation mais certains éléments de votre article sont totallement faux.
    Vous comparez entre autres des ondes sonores aux ondes électomagnétique qui ne respectent pas les mêmes régles. De plus vous affirmé que les sons aigus se propagent plus difficilement que les sons graves ou que les sons graves se propagent plus lentement que les sons aigus, et bien non. La vitesse du son est lié à la densité du milieu et non à sa fréquense..

    lundi 2 mars 2015
    Reply
    • Hervé Hervé said:

      Bonjour zeki
      Vous avez raison. La rédaction a été revue pour supprimer les imprécisions sources d’erreur. La vulgarisation oui! Mais pas si cela apporte des tendances à prendre des raccourcis erronés. Merci pour cette alerte.

      lundi 2 mars 2015
      Reply
  2. Julien said:

    J’ai commencé à lire votre article. Je me suis arrêté quand vous dites que la domotique cherche encore un standard… La domotique a déjà son standard… Le KNX. Le KNX qui est aussi disponible en onde radio. Est donc facilement intégrable. Donc l’équivalent de l’IP pour la domotique est le KNX. Vous en parlez même pas. Les autres protocoles que l’on retrouve nous sont imposés par des alliances et autres conglomérats de constructeurs qui se remplissent les poches en tentant d’emprisonner les utilisateurs dans leurs technologies.

    Je trouve cela dommage qu’il soit trop vite écarté par les journalistes de la Domotique. Car c’est quand même le KNX que l’on retrouve chez les professionnels du secteur.

    lundi 2 mars 2015
    Reply
    • Hervé Hervé said:

      Bonjour Julien,
      Je ne partage pas cette vision. Le KNX est un standard… parmi d’autres. Il a une certaine antériorité et une très bonne renommée, mais il n’a pas réussi à ce jour à mettre tout le monde d’accord. Il est certes très présent au niveau des installateurs professionnels mais rare au niveau des solutions box domotiques disponibles pour les clients particuliers.
      La liste des protocoles cités n’est pas exhaustive. Le KNX a été rajouté dans les protocoles RF 868.

      lundi 2 mars 2015
      Reply
  3. […] Lorsque l’on commence à s’intéresser à la domotique on comprend rapidement qu’il y a plusieurs technologies disponibles. Le message se brouille un peu lorsque l’on commence à parler de protocoles et de radio fréquences. On entend des noms tels que Zigbee, Z-Wave et autres EnOcean. En creusant un peu, on comprend que ces technologies permettent à des périphériques domotiques de contacter la centrale via 2 bandes principales de fréquences: 433 MHz et 868 MHz. Au jeu des compatibilités seules les fréquences sont affichées sur les produits des supermarchés et on espère que cela marchera avec la box nouvellement acquise. Erreur. Deux protocoles d’une même fréquence sont incompatibles. Petites explications.  […]

    mardi 3 mars 2015
    Reply
  4. […] Lorsque l'on commence à s’intéresser à la domotique on comprend rapidement qu'il y a plusieurs technologies disponibles. Le message se brouille un peu lorsque l'on commence à parler de protocoles et de radio fréquences. On entend des noms tels que Zigbee, Z-Wave et autres EnOcean. En creusant un peu, on comprend que ces technologies permettent à des périphériques domotiques de contacter la centrale via 2 bandes principales de fréquences: 433 MHz et 868 MHz. Au jeu des compatibilités seules les fréquences sont affichées sur les produits des supermarchés et on espère que cela marchera avec la box nouvellement acquise. Erreur. Deux protocoles d'une même fréquence sont incompatibles. Petites explications.  […]

    mardi 3 mars 2015
    Reply
  5. […] Lorsque l'on commence à s’intéresser à la domotique on comprend rapidement qu'il y a plusieurs technologies disponibles. Le message se brouille un peu lorsque l'on commence à parler de protocoles et de radio fréquences.  […]

    mercredi 4 mars 2015
    Reply
  6. Dodutils said:

    Bonjour,

    J’ai commencé à lire cet article jusqu’à “Au final, les Apple Talk, Token Ring, et autres Novell ont disparus. Il ne reste plus que l’IP.” et comparer Token Ring AppleTalk et l’IP … oups …

    Token Ring est une couches physiques (couche OSI n°1)
    AppleTalk, IP sont la couche réseau (couche OSI n°3).

    D’ailleurs AppleTalk était la couche réseau transportée par la couche physique LocalTalk.

    Donc comparer la couche physique avec la couche réseau n’est pas correct.

    Je dirais plutôt que Token Ring vs LocalTalk vs Ethernet c’est Ethernet qui a fini par gagner la couche physique.

    Ensuite si on compare AppleTalk, IP, IPX, c’est IP qui a gagné.

    mercredi 4 mars 2015
    Reply
    • Hervé Hervé said:

      Bonjour,
      L’article n’est évidemment pas un cours sur les 7 couches du modèle OSI comme vous l’avez compris. Merci pour ces précisions techniques.

      jeudi 5 mars 2015
      Reply
      • Dodutils said:

        Pas de problème mais comme j’ai vu d’autres personne proposer des corrections et qu’elles sont prises en compte du coup je propose la mienne 😉

        jeudi 5 mars 2015
        Reply
  7. Homer said:

    Bonjour,
    Désolé d’avance pour ma question de néophyte…
    Un cas concret :
    Sur une Zibase Pro+, peut on faire fonctionner, par exemple, des micromodules Tyxia 4730 pour volets roulants et des détecteurs de mouvement Fibaro FGMS 001 ?

    Merci

    Homer

    jeudi 5 mars 2015
    Reply
    • Hervé Hervé said:

      Bonjour Homer,
      Le module Tyxia utilise un protocole différent de celui utilisé par le Fibaro. X3D d’un côté et Z-Wave de l’autre. Leur discussion en direct ne sera pas être possible. Par contre si la Zibase est entre les 2 et qu’elle est compatible avec les 2 modules il n’y aura pas de soucis. Ce sera la Zibase qui servira de “traducteur”.
      Ca c’est pour la théorie. J’attire ton attention sur le fait que Zodianet ne conseille pas pour les versions antérieures de la Zibase d’utiliser ces 2 protocoles “XDD” et Z-Wave en même temps. Ces 2 protocoles sont sur la même fréquence et le XDD a tendance à brouiller le Z-Wave. Cele devrait être moins vrai pour la Pro+ compte tenu du fait qu’elle propose ses antennes extérieures. Attention donc à cette association.

      jeudi 5 mars 2015
      Reply
      • Homer said:

        Bonjour,
        Merci Hervé pour ta réponse, j’y vois maintenant beaucoup plus clair…
        J’ai déjà les modules tyxia mais pas encore la box et je crois qu’à part la Box Delta Dore, seule la box Zibase permettrait de communiquer avec ces modules (mais je me trompe peut être).

        vendredi 6 mars 2015
        Reply
  8. […] Lorsque l'on commence à s’intéresser à la domotique on comprend rapidement qu'il y a plusieurs technologies disponibles. Le message se brouille un peu lorsque l'on commence à parler de protocoles et de radio fréquences. On entend des noms tels que Zigbee, Z-Wave et autres EnOcean. En creusant un peu, on comprend que ces technologies permettent à des périphériques domotiques de contacter la centrale via 2 bandes principales de fréquences: 433 MHz et 868 MHz.  […]

    samedi 7 mars 2015
    Reply
  9. Romain said:

    Cette article vulgarise effectivement un sujet relativement peu clair pour la plupart des personnes se lançant dans le domaine. Cependant je ne penses pas que la cible soit des experts et pour le coup l’article explique très bien les choses avec un bon dosage de technique à mon sens un très bon article.

    Je doit avoir qu’on est moins de mon domaine de compétences principal du coup je me posais laes questions suivantes :
    * Ne serait il pas possible d’avoir un dongle capable de communiquer sur une bande de fréquence en utilisant plusieurs protocol différents (ex : un dongle qui ferait du z-wave et du EnOcean) ?
    * Avoir deux dongles, 1 pour le z-wave et 1 pour EnOcean sur une même box ne risque t’il pas de créé des interférences entre les deux modules ?

    Voila voilà en tout cas comme toujours merci pour l’article 🙂

    samedi 7 mars 2015
    Reply
    • Hervé Hervé said:

      Merci Romain!
      Il sera rare de voir un dongle embarquer 2 technologies. Les dongles sont mono protocoles pour permettre aux gens de les utiliser en les combinant. Il doit également y avoir des dongles qui font juste de la transmission/reception pour les protocoles qui n’imposent pas des puces dédiées au traitement d’un protocole en particulier.
      Il est tout à fait possible d’avoir 2 ou plus de dongles USB sur une même centrale domotique. C’est d’ailleurs de cette manière que certaines box sont construites : un mini PC qui propose un hub USB à l’intérieur sur lequel des clés USB sont branchées. Les interférences peuvent exister car plus il y a de gens qui parlent moins on s’entend…

      mardi 10 mars 2015
      Reply
  10. Severin said:

    Bravo pour l’effort de vulgarisation, mais attention à ne pas pousser trop loin tout de même… En particulier une ligne du tableau comparatif du 433 vs 868 pique les yeux: Les ondes dont il est question sont des ondes électro-magnétiques (tout comme la lumière, les rayons X, les rayons gamma, …) qui se propagent à la vitesse de la lumière. Bien qu’il y a une différence de vitesse de propagation en fonction de la fréquence, celle-ci est “très très très” faible et totalement négligeable dans ce type d’application. Vous induisez les lecteurs en erreur en écrivant que “433 MHz Se propage lentement” et “868 MHz Se propage rapidement”.

    mardi 2 août 2016
    Reply
  11. MOLTENI said:

    Quand on est intéressé ou voir passionné , sa démange toujours de vouloir ajouter un grain de sel , un petit rappel de fait pas mal de temps en temps

    vendredi 19 janvier 2018
    Reply

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