Informations sur cohabitation Zigbee et Wifi

[olivr2s]

Bonjour à tous.

On trouve sur le forum des sujets sur des problèmes d’inclusion, de portée des capteurs ou de perte de communications avec les capteurs utilisant le Zigbee.
Dans certains cas cela peut provenir de mauvaises configuration, procédures d’inclusion, de compatibilité ou de distance.

Mais il n’y a pas que ces causes et cela peut provenir d’une mauvaise prise en compte des paramètres de communications radio du Wifi et du Zigbee pour créer son réseau.

Ce post doit apporter quelques explications simples aux utilisateurs du Zigbee sur un problème invisible qui peut compliquer la création d’un réseau Zigbee. Pour des détails beaucoup plus technique, Google fera l’affaire. Si j’ai oublié des informations importantes, n’hésitez pas à me faire une retour pour que j’apporte des modifications ou compléments à ce post.

Les fréquences radio:

Le Wifi et le Zigbee utilisent tous les deux la fréquence 2.4GHz avec un découpage de canaux différents.

• Par bande de 22 MHz espacé de 5 MHz pour le Wifi avec des canaux de 1 à 13
• Par bande de 2 Mhz espacé de 5 MHz pour le Zigbee avec des canaux de 1 à 25

Tous les canaux Wifi

Tous les canaux Zigbee

Wifi et Zigbee

Wifi et Zigbee

Le canal 25 à une portée moins grande que les autres et le 26 utilisé que dans certains pays

exemple rapide: les 3 principaux canaux Wifi qui permettent d’éviter de chevaucher certains canaux Zigbee sont 1-6-11. Et les canaux Zigbee qui permettent aussi de ne pas chevaucher le wifi sont 15-20-25.

Cohabitation Wifi et Zigbee

NOTA: Avant d’aller dans le détail, il est bon de rappeler que dans votre installation domotique, il est fortement recommandé d’éloigner suffisamment votre clé Zigbee de votre box/routeur Wifi, mais aussi de votre box domotique suivant la qualité de l’électronique de celle-ci. Sur les Pi4, les ports USB 3 ne sont pas bien isolé (non blindé) et perturbe directement votre coordinateur Zigbee. Cela peut être évité en rajoutant une rallonge USB ou un hub USB alimenté. Donc si vous avez des émetteurs/récepteurs Zigbee, Wifi ou Bluetooth, il faut tant que possible les éloigner les un des autres.

Côté signal radio, l’idéal est d’éviter le chevauchement du canal Wifi avec celui du canal Zigbee.
Il faut donc tenir compte de la largeur de bande utilisé par le canal de son Wifi pour ne pas chevaucher celui de son Zigbee. Sauf que dans la pratique c’est pas forcément si simple car il peut il y avoir des contraintes.

• Pour le Wifi, les appareils sont capable d’utiliser tous les canaux, mais pour le Zigbee, certains fabricants ont bloqué leurs produits sur un seul canal du Zigbee (Legrand sur canal 11 uniquement, Livolo sur canal 26 uniquement), donc il faut faire attention au matériel Zigbee que l’on utilise.

• Pour le Zigbee, la portée est moins importante que le Wifi, donc pas de risque d’avoir un voisin avec son Zigbee qui vient perturber le sien…mais avec le wifi du voisin, c’est moins sûre. Cela dépend de la distance entre habitation.

L’idéal est de faire un test rapide de l’occupation des fréquences Wifi dans son domicile avec un smartphone et une application du style Wifi Analyzer.

cas simple car pas trop d’occupation ou chevauchement
les canaux 11-20 et 25 peuvent être utilisés sans chevauchement. Le 15 a un léger chevauchement d’un wifi voisin

cas plus complexe, seul le canal 25 n’est pas encombré par le Wifi

Choix du canal Zigbee et Wifi:

Attention: avant toute modification du canal Zigbee sur votre installation, sachez que vous devrez refaire une inclusion de tous les capteurs déjà associés pour qu’ils prennent en compte le changement de canal du coordinateur. Pas besoin de supprimer le capteur dans le plugin, il sera reconnu automatiquement lors de l’inclusion

• si vous avez du matériel Zigbee qui utilise qu’un seul canal (Legrand, Livolo,…) réglez votre Zigbee sur celui-ci et adaptez votre wifi en conséquence pour éviter le chevauchement.

• Si vous n’êtes pas bloqué par votre matériel Zigbee, analysez bien l’occupation du wifi dans votre domicile et choisissez le canal Zigbee qui va bien. Pensez aussi à bloquer le canal de votre Wifi s’il était en automatique pour éviter tout changement.

Bien sûr, le choix des canaux Wifi et Zigbee ne résoudront pas tous les autres problèmes qui sont la distance, les obstacles et perturbations d’appareils électronique divers. Pour un bon réseau Zigbee, il faut aussi profiter du maillage du protocole Zigbee et ajouter des routeurs dans son installation qui permettront d’améliorer la portée et la stabilité, ainsi que d’augmenter le nombre de capteurs du réseau.

Et le Bluetooth ?

Et oui, le Bluetooth aussi utilise la fréquence 2.4GHz sur 79 canaux et certaines installation domotique utilisent des antennes BLEA. En plus le Bluetooth change constamment de canal en utilisant les 79 canaux. Mais les risques de perturbations sont beaucoup plus faible qu’avec le Wifi.
Pour plus d’explications sur le risque potentiel avec le Bluetooth, voici quelques informations:
(Avec un petit Google traduction)
https://www.systronicsrf.com/technology/bluetooth-interference.html

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Bonnes pratiques pour éviter les difficultés d’appairage avec les appareils Zigbee

• Si possible, essayez de coupler vos appareils Zigbee à leur emplacement final prévu (et ne les couplez pas à côté du coordinateur Zigbee et devez ensuite les déplacer).

• L’association d’un appareil Zigbee à côté du coordinateur Zigbee, puis son déplacement ultérieur peut entraîner des connexions interrompues/perdues ou d’autres problèmes.

• Si l’appareil que vous souhaitez ajouter n’est pas neuf et, en tant que tel, n’a jamais été couplé auparavant, vous devez toujours vous assurer de réinitialiser manuellement l’appareil à ses paramètres d’usine par défaut avant de pouvoir l’ajouter/le coupler.

• Certains appareils Zigbee fonctionnant sur batterie sont connus pour avoir des problèmes d’appairage s’ils ont une tension de batterie faible.

• Certaines personnes ont signalé que le remplacement de la batterie de leurs appareils Xiaomi/Aqara nouvellement reçus avait résolu les problèmes de couplage.

• Vérifiez que vous disposez de suffisamment de routeurs Zigbee (également appelés répéteurs de signal Zigbee ou prolongateurs de portée) et si vous n’en avez pas, investissez et ajoutez des périphériques alimentés par le secteur qui fonctionneront comme des routeurs Zigbee.

• Essayez de commencer avec des appareils alimentés par le secteur avant d’ajouter des appareils fonctionnant sur batterie, car un maillage réseau Zigbee « faible » (par exemple, l’appareil est trop éloigné du coordinateur Zigbee ou d’un routeur Zigbee) peut empêcher certains appareils d’être couplés. Les routeurs Zigbee sont également nécessaires pour augmenter le maximum de périphériques pouvant être connectés à votre réseau maillé Zigbee.

• Notez que certains appareils Zigbee ne sont pas entièrement compatibles avec toutes les marques de routeurs Zigbee. Les appareils Xiaomi/Aqara sont par exemple connus pour ne pas fonctionner avec les routeurs Zigbee de Centralite, General Electrics, Iris, Ledvance/OSRAM/ LIGHTIFY/Sylvania, Orvibo, PEQ, Securifi, et SmartThings/Samsung. De meilleurs résultats peuvent généralement être obtenus en utilisant des appareils alimentés par le secteur IKEA et Nue/3A Home ou des appareils de routage DIY dédiés basés sur les radios Texas Instruments CC253x/CC26x2 et XBee Series 2/3 Zigbee.

• Soyez patient car le jumelage de certains appareils Zigbee peut nécessiter plusieurs tentatives et vous devrez parfois réessayer encore et encore.

• Certains appareils, comme par exemple ceux de Xiaomi/Aqara, sont connus pour ne pas être 100% conformes aux spécifications standard de Zigbee et peuvent donc nécessiter de nombreuses tentatives d’appairage sur 10 à 20 minutes ou plus.

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Infos pour améliorer le maillage:

Optimisation du réseau Zigbee 3.0 avec Jeedom

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Sources / Liens

Tout, tout, tout vous saurez tout sur le ZigBee | Connect - Editions Diamond
ZigBee and Wi-Fi Coexistence | MetaGeek
https://www.systronicsrf.com/technology/bluetooth-interference.html

[SWR]

Merci, saurais tu dire si le Wifi 6 a un nouvel impact également ?

[olivr2s]

Le wifi 6 ne change pas le découpage des canaux sur la bande 2,4 GHz qui reste par bande de 20 MHz, mais on passe de 4 à 8 flux simultanés par canal.
Il y aura aussi l’utilisation de la fréquence 6 GHz avec le Wifi 6e, mais pas de problème avec le Zigbee.
J’ai un routeur Wifi 6 chez moi et pas de problème avec.

[olive]

Super belle information j’ai mis ça en favori …
Merci

[Moctesuma]

Merci @olivr2s pour cet article très instructif et détaillé.
Il fait désormais partie de me Signets

[Foulek57]

Ce serait idéal pour accompagner la Doc du plugin Zigbee !
Merci pour ces explications très claires je me demandais a quoi servait ces canaux
Au top

[jerome6994]

Reste à savoir existe t il un outil qui scan à la fois le wifi et le Zigbee ? Pour avoir les zones de couverture des différents canaux

[olivr2s]

Il existe des outils professionnels pour des installations dans des usines ou grands bâtiments, mais hors de prix.
Après c’est pas compliqué de voir les zones de superposition à partir de graphes gradué et en connaissant la largeur de bande du canal Zigbee utilisé, et c’est surtout très économique…

[Yves19]

Un analyseur de spectre. C’est assez cher pour une utilisation one shot comme ici.

Une application PC ou Android fera très bien l’affaire puisque la puce radio d’un simple smartphone d’une interface wifi de PC est capable de faire une mesure qualitative du signal sur chaque canal. Cette puce associée à une application gratuite permet de présenter les spectres de fréquences sous une forme simple (donc plus théorique que mesurée) mais suffisante pour se faire une idée.

J’ajouterais à la présentation de @olivr2s

• que le recouvrement de spectre n’est jamais aussi net que la théorie le dit et que le risque d’interférence ne peut pas se résumer à la seule analyse de spectre théorique. Les divers protocoles sur une même gamme de fréquences sont prévus pour cohabiter en utilisation domestique (CSMA-CA).
• le Zigbee n’est pas un réseau très « causant » càd qu’il n’émet qu’au besoin (short burst) et se satisfait très bien des recouvrements car il y a tjrs une forte probabilité de disponibilité d’une micro fenêtre temporelle durant laquelle le signal radio des concurrents sur la bande sera moins actif ou moins élevé (et réciproquement).
• que le niveau de signal des émetteurs est plus important au regard de potentielles interférences que le recouvrement de spectre . On a tendance à vouloir mettre des émetteurs les plus puissants possibles. C’est une erreur basique. Il faut adapter la puissance des émetteurs à la zone à couvrir. Rien ne sert en Wifi par exemple de mettre un émetteur pour couvrir une zone de 1km2 ce serait une aberration technique puisque les récepteurs en zone proches seraient saturés donc … auto-brouillés. Il faut privilégier les bornes relais ou les répéteurs avec des puissances réduites respectant les normes européennes ou françaises et tout le monde peut alors cohabiter, ça a été conçu pour. Ce principe est aussi vrai en Zigbee : ne cherchez pas à mettre des amplis de signal (différents de routeurs donc) qui ne serviraient au mieux qu’à atteindre en direct quelques équipements lointains au détriment de nombreux équipements proches (auto-saturation).
• que les principales interférences sont en général celles générées en champ proche par l’électronique de la machine qui supporte les émetteur/récepteurs (notamment la mauvaise qualité de ces électroniques des ports USB3). Ainsi une clef wifi branchée ou une Clef Zigbee connectée sur un port USB 3 de mauvaise qualité (non blindé) a toutes les chances de mal fonctionner à cause de l’USB 3 et pas à cause des autres sources plus éloignées dans le même spectre (1m suffit pour cet éloignement de sources)
• que ce qui pose problème en terme d’interférences est moins recouvrement de fréquences des spectres prévus (càd les bandes théoriques telles que présentées dans le message ci dessus) que celles liées à la génération d’harmoniques (fréquences multiples ou sous multiples de la fréquences utile) . Une mauvaise qualité de fabrication (non linéarité et mauvais filtrage) des émetteurs wifi ou autres éléments rayonnants peut conduire ces derniers à rayonner dans des bandes de fréquences harmoniques avec une énergie nuisible à lui même et à ses voisins. Et plus l’émetteur est mal dimensionné (ie trop puissant par rapport à l’emploi visé) plus il peut générer d’harmoniques néfastes.

En conclusion en utilisation domestique: ne vous cassez pas la tête avec les recouvrements de spectres et à pseudo optimiser les canaux (les équipements le font en automatique) . Éloignez plutôt un peu les différents émetteurs entre eux d’une part et de leur récepteurs les plus proches d’autre part. Installez des équipements de qualité (facile à écrire plus difficile à trier). Installez des routeurs ou des répéteurs si vous avez des zones à couvrir éloignées. En suivant ces trois dernières règles 99% des communications se feront sans soucis. les 1% restant ne trouveront de solution que par une analyse de perturbations à l’aide d’un analyseur de spectre (un vrai pour le coup)

[loic69]

Bonjour à tous.
Pour le suivi, j apporte ma pierre à l’edifice.
Etant donné qu’utilistaur des devices zigbee Legrand by Netatmo necessitant le canal 11, l’utilisation du canal 1 wifi en 20Mhz est donc à banir

[kristobal]

Bonjour,
Pourquoi faut la bannir ! Le 1 est loin du 11!

[loic69]

Regardes les schemas du 1er post.
Les numeros de canaux wifi et zigbee ne correpondent pas.
Le 1 wifi chevauche tres largement le 11 zigbee.
En plus en wifi on est nativement sur des canaux de 20Mhz (4x plus large qu un canal zigbee en plus)

[Yves19]

SI cela peut te rassurer tu peux le faire mais c’est au mieux un placebo.
Le chevauchement de canaux (bandes de fréquences) n’est pas je pense danston cas de figure le problème.

[loic69]

Dans le doute, je vais le faire oui.
Tu aurais d’autres pistes ?

[olivr2s]

Placébo, peut être ou pas…
Pourquoi autant de canaux Zigbee ou Wifi alors, et ne pas en faire un seul canal si ce n’est pas un problème…tout comme Legrand qui est uniquement sur le canal 11… mais il paraît que Legrand va rendre ses équipements compatible avec les autres canaux Zigbee… pourquoi ce revirement si le canal standard Zigbee est le 11 ?

[Yves19]

Les canaux multiples Zigbee permettent de réaliser plusieurs réseaux autonomes, notamment dans le monde industriel (par exemple un réseau pour test avant mise en service et un réseau opérationnel), qui peuvent être reconfigurés par la suite en fonction des besoins (réaménagement d’atelier par exemple).
Donc c’est bien un besoin fonctionnel qui guide les canaux multiples afin d’y répartir la bande passante au plus juste en fonction des finalités visées.
S’il n"y avait qu’un canal wifi, ou zigbee, ce canal pourrait certes passer plus de bande passante à lui seul au détriment du nombre d’abonnés sur le réseau (en wifi comme en zigbee la performance est aussi liée au nombre d’abonnées à un instant donné et ce nombre est limité).

[Fabrice]

Bonjour,

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Amazon lance le eero Pro 6, un routeur Wi-Fi 6 maillé tri-bande avec un hub...