Wanneer je je verdiept in domoticaprotocollen kom je naast wifi, KlikAanKlikUit en Z-Wave vermoedelijk ook ZigBee tegen. In de praktijk is voor de consument ZigBee-apparatuur minder goed verkrijgbaar dan Z-Wave. Er is echter één uitzondering: verlichting. Het gaat hierbij wel om de specifieke variant ZigBee Light Link.
Wanneer je op zoek bent naar een geïntegreerd systeem voor slimme verlichting die is te bedienen met een app van de fabrikant, dan kom je al snel uit bij een systeem dat gebruikmaakt van ZigBee Light Link. Zo is niet alleen het populaire Philips Hue gebaseerd op ZZL, maar ook Osram Lightify, Innr en Ikea’s TRÅDFRI gebruiken ZigBee. Daarnaast komt Trust, dat overigens eigenaar is van KlikAanKlikUit, ook met slimme lampen die gebruik maken van ZZL. Het is niet voor niets dat ZigBee Light Link zo populair is, onder andere de verlichtingsfabrikanten Philips en Osram hebben meegewerkt aan het opstellen van de standaard.
ZigBee is een communicatieprotocol bedoeld voor personal area networks, gebaseerd op radiotechnologie met een laag energieverbruik. ZigBee Light Link (ZZL) is een zogenoemd profiel binnen ZigBee Pro bedoeld voor verlichtingstoepassingen in de consumentenmarkt. Diverse fabrikanten van slimme verlichting maken gebruik van ZZL als basis voor hun systeem.
Hoe ZigBee werkt
ZigBee is gebaseerd op de IEEE 802.15.4-standaard, een standaard voor ‘low-rate wireless personal area networks’ die onder andere een mesh-structuur ondersteunt. De standaard kan gebruikt worden op de frequentiebanden 868 MHz, 915 MHz of 2,4 GHz. In het geval van ZZL wordt de 2,4GH-band gebruikt met een maximale snelheid van 250 Kbit/s en een bereik van zo’n tien tot twintig meter. Bovenop de IEEE 802.15.4-standaard draait ZigBee Pro, het protocol dat de eigenlijke communicatie tussen apparaten en beveiliging voor zijn rekening neemt.
ZigBee Pro is weer onderverdeeld in verschillende toepassingsprofielen: een set afspraken over onder andere de berichten die verzonden worden. Het toepassingsprofiel ZZL bevat allerlei berichten om lampen aan te sturen waarbij onderscheid gemaakt kan worden tussen verschillende typen lampen. Daarnaast is in ZZL ook beschreven hoe lampen ingedeeld worden in groepen en scènes. Binnen het ZigBee-netwerk functioneren de nodes als routers of end-devices. Hierbij hebben routers de mogelijkheid om verkeer door te sturen.
Doorgaans werken nodes met een vaste stroomvoorziening zoals lampen als router, terwijl een sensor of losse afstandsbediening als end-device werkt. Daarnaast hebben de nodes verschillende rollen onderverdeeld in controllers en lightning-devices oftewel bediening en verlichting.
Beveiliging
Een groot verschil met andere ZigBee Pro-profielen is de manier waarop het ZigBee-netwerk wordt beveiligd. De 128bit-aes-versleuteling is hetzelfde, maar de benodigde sleutel wordt op een eenvoudigere manier uitgewisseld. Bij Light Link wordt namelijk geen gebruikgemaakt van de zogenoemde centrale coördinator die het netwerk beheert en eveneens functioneert als zogenoemd trust centre dat de encryptiesleutels beheert. Een nadeel van de coördinator is dat deze altijd beschikbaar moet zijn en dat werd voor een verlichtingssysteem dat ontworpen is voor thuisgebruikers niet handig bevonden.
Hoewel veel verlichtingssystemen geleverd worden met een bridge die altijd aan staat, is dit geen coördinator in ZigBee-termen. De bridge dient als controller én router tussen het ZigBee-netwerk en het normale ip-gebaseerde thuisnetwerk (en dus de app en eventuele api). ZZL maakt gebruik van 128bit-aes-encryptie met een unieke sleutel voor ieder netwerk. Wanneer je een lamp toevoegt, wordt een vaste geheime sleutel die aanwezig is in ieder zzl-apparaat eenmalig gebruikt om de unieke sleutel uit te wisselen. Deze geheime sleutel zou alleen beschikbaar moeten zijn voor fabrikanten van gecertificeerde apparatuur, maar hij is uitgelekt.
Daarnaast ondersteunt ZLL Touchlink, waarmee een lamp eenvoudig gekoppeld kan worden aan een controller. Het is theoretisch mogelijk dat de controle over een lamp wordt overgenomen. Hiervoor moet een eventuele aanvaller wel relatief dicht in de buurt van je huis zijn, de aanval verloopt immers over het ZigBee-netwerk.
Standaard?
Een van de voordelen van ZigBee Light Link zou moeten zijn dat je producten van verschillende fabrikanten kunt combineren, het is immers een standaard. Via deze site kun je controleren of een apparaat gecertificeerd is. Toch blijken er in de praktijk haken en ogen aan dit concept te zitten. Zo blokkeerde Philips in 2015 na een firmware-update lampen van andere fabrikanten, een beslissing waar ze na protest van gebruikers op terug kwamen.
Ook de lampen zelf kunnen voor problemen zorgen. Zo zijn Ikea’s lampen niet met Hue te koppelen omdat ze zich identificeren met het profiel ZigBee Home Automation, iets wat eventueel met een firmware-update is op te lossen. Ook Osrams Lightify-lampen werkten in het verleden niet lekker samen met systemen van andere fabrikanten, maar dit is opgelost met een firmware-update. Firmware-updates zijn dus (logischerwijs) ook voor lampen belangrijk, het is immers grotendeels software die de functionaliteit bepaald.
Een probleem is wel dat lampen niet van een update kunnen worden voorzien door de bridge van een andere fabrikant. Stel dat je dat Philips Hue gebruikt als basis voor je slimme verlichting, maar dat je ook lampen van Osram gebruikt. Dan heb je de Osram bridge nodig om je Osram-lampen bij eventuele problemen van een firmware-update te voorzien. De vermelding ZigBee Light Link én een officiële certificering biedt uiteindelijk geen garantie voor probleemloze comptabiliteit.
Belangrijke termen
Controller-devices: De nodes die commando’s versturen. Dit kunnen losse afstandsbedieningen zijn waarbij er onderscheid gemaakt wordt gemaakt tussen afstandsbedieningen zonder of met bediening voor kleuren, maar het kan ook een controller zijn die in het netwerk hangt zoals de Hue Bridge. Ook sensoren als een aanwezigheidssensor vallen onder controller-devices.
Lighting-devices: Dit zijn alle nodes in het netwerk die aangestuurd worden. Hieronder vallen uiteraard de lampen waarvoor vijf soorten gedefinieerd zijn (aan/uit, dimbaar, kleuren, uitgebreide kleuren en kleurtemperatuur), maar ook stekkermodules in een aan/uit- of dimmervariant.
Touch-link: Een methode om een node snel aan het netwerk toe te voegen door apparaten dichtbij elkaar te houden. Je voegt een (nieuwe) lamp bijvoorbeeld toe door een controller dichtbij de lamp te houden en een bepaalde knop in te drukken, waarna de beveiligingssleutel wordt overgebracht en de verbinding tot stand komt.
Ontwikkeling ZigBee
Zo zag de ontwikkeling van ZigBee er door de jaren heen uit.
2003: IEEE 802.15.4-standaard vastgesteld
2004: Draft ZigBee-standaard vastgesteld (IEEE 802.15.4-2003)
2005: ZigBee 2004
2006: ZigBee 2006
2007: ZigBee Pro (ook wel ZigBee 2007)
2007: ZigBee Home Automation geïntroduceerd
2012: ZigBee Light Link geïntroduceerd
2012: Philips Hue verschijnt op de markt
2014: Osram Lightify verschijnt op de markt
2017: Ikea TRÅDFRI verschijnt op de markt
De toekomst
Hoewel ZigBee klinkt als een standaard, is in de praktijk het ene ZigBee-product niet het andere. Door de vele toepassingsprofielen zijn de producten vaak niet compatibel met elkaar. Naast Light Link is er bijvoorbeeld Home Automation, Building Automation en Health Care. De ZigBee Alliance heeft in de vorm van ZigBee 3.0 een oplossing voor dit probleem.
ZigBee 3.0 maakt een einde aan de profielen, waardoor het mogelijk wordt om veel meer apparaten binnen één ZigBee-netwerk te gebruiken. Het is mogelijk om bestaande ZigBee-producten te upgraden naar ZigBee 3.0, maar het hangt uiteraard van de fabrikanten af of dat echt gaat gebeuren. Vooralsnog zijn er maar een paar ZigBee 3.0-producten op de markt.