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Smart Home – Eine Übersicht der bekanntesten Funkstandards

Mit der Einführung neuer Geräte im Bereich der Heimautomatisierung war der Bedarf an neuen Funkstandards schnell groß. Die bestehenden Standards sind häufig nur bedingt für die Kommunikation der intelligenten Geräte untereinander geeignet. Während heutzutage mittlerweile nahezu jeder Haushalt mit WLAN/ Wifi ausgestattet ist und bereits grundlegende Übertragungen über das Heimnetz möglich sind, werden für eine vollumfängliche Kommunikation spezifischere Funkstandards benötigt.  

Zwar gibt es bereits einige intelligente Geräte die vollständig auf WLAN setzen, allerdings gibt es einen großen Nachteil – der hohe Energiebedarf. Verglichen mit anderen Protokollen, die teilweise weder eine kabelgebundene Stromversorgung, noch Batterien oder Solarzellen benötigen, verbraucht die WLAN-Technologie erheblich mehr Energie. Zwar geht es auch nicht ganz ohne WLAN, aber für die verborgene Hintergrundübertragung in Ihrem Smart Home sind andere Protokolle wesentlich effektiver und effizienter. 

Im Folgenden stellen wir die fortschrittlichsten und bekanntesten Funkstandards vor, die zukünftig die Steuerung und Kontrolle der Geräte in einem Smart Home übernehmen. Während einige dieser Protokolle bereits geläufig sein sollten, werden andere spätestens in einigen Jahren auch der breiten Masse ein Begriff sein, sobald sie sich als Standard durchgesetzt haben.  

ZigBee – DER Smart Home Funkstandard 

Der vor circa 12 Jahren entwickelte Standard ZigBee ist ein speziell für den Smart Home Bereich entwickeltes Übertragungsprotokoll. Es funkt auf den 868 und 2400 Megahertz Frequenzen und ist seit 2004 in der IEEE 802.15.4 bezeichneten Norm standardisiert. ZigBee zeichnet sich durch seine Sicherheit, Zuverlässigkeit und Energiesparsamkeit aus. Geräte, die das Protokoll verwenden, weisen eine unglaublich geringe Stromaufnahme auf. Sie wechseln zwischen einem Ruhe- und einen Arbeitsmodus hin und her und verbrauchen nur Strom, wenn sie Befehle ausführen oder Informationen aufnehmen. Im Ruhemodus ist der Verbrauch nahezu am Nullpunkt. Daher reichen Batterien – je nach Modell und Qualität – häufig mehrere Jahre. Der Lichtschalter Philips Hue Tap kommt sogar gänzlich ohne Stromanschluss, Batterien oder Solarzellen aus. Die kinetische Energie, die beim drücken des Schalters erzeugt wird reicht aus, um ein Funksignal abzusetzen.  

ZigBee-Geräte bauen zu Knotenpunkten wie Hubs oder Routern ein vermaschtes Netz auf. Dadurch können im Schadenfall problemlos andere Knoten die Funktion des ausgefallenen Gerätes übernehmen, ohne dass das gesamte System versagt. Das Protokoll kann in allen gängigen Smart Home Geräten integriert werden und ist nicht auf spezielle Typen beschränkt. Egal ob Schalter, Lichtsysteme oder Kaffeemaschinen – alles ist denkbar. ZigBee hat eine Übertragungsreichweite von ca. 70 Metern. Dies ist natürlich von vielen Faktoren, wie Bauform oder Einsatzgebiet der Geräte, abhängig. Realistisch liegt die Reichweite in Gebäuden deutlich darunter. Hinter ZigBee steht die ZigBee-Alliance zu der mehr als 250 namhafte Unternehmen, wie Philips, Cisco oder Samsung, gehören. 

Z-Wave – Der Klassiker unter den Funkstandards 

Z-Wave wurde im Jahr 2002 von der Z-Wave-Alliance initiiert. Wie bei ZigBee wird auf der Frequenzen 868 gefunkt. Seit 2012 ist das Protokoll anerkannter Standard mit der Bezeichnung G9959. Ein großer Unterschied zum Konkurrenten ZigBee ist bei der Übertragungsweite auszumachen. Z-Wave erreicht bis zu 200 Metern im Freien und bis zu 30 Metern in Gebäuden. Des Weiteren ist auch bei Z-Wave der Stromverbrauch extrem gering. 

Im Grunde sind Z-Wave und ZigBee sich sehr ähnlich. Sie erfüllen denselben Zweck und kommen vielseitig in intelligenter Haustechnik zum Einsatz. Vor allem die technische Seite funktioniert nahezu identisch und lässt die Frage aufkommen, warum es zwei Protokolle am Markt gibt. Im Folgenden möchten Wir daher auf die maßgeblichen Unterschiede eingehen.  

ZigBee oder Z-Wave – Unterschiede 

Während es viele Gemeinsamkeiten (Frequenzen, Einsatzgebiete, Stromverbrauch, etc.) bei den beiden Protokollen gibt, so gibt es auch den ein oder anderen erheblichen Unterschied. 

ZigBee gilt als sehr vielseitig sowohl aus Konfigurations- als auch aus Entwicklersicht. Zwar ist das zugrundeliegende Protokoll komplexer als das von Z-Wave, allerdings ermöglichen spezielle Profile einen einfachen und schnellen Einstieg in die Entwicklung.  Darüber hinaus beteiligen sich bei der Chipentwicklung von ZigBee mehrere Hersteller, während hinter Z-Wave aktuell lediglich das Unternehmen Sigma Designs steckt. Das allein ist natürlich kein Zeichen für eine niedrigere Qualität der Chips, allerdings verspricht eine gemeinschaftliche Arbeit zukünftig unter Umständen eine innovativere Entwicklung.  

Ansonsten ist lediglich die Ausbreitung der Funkstandards unterschiedlich. Z-Wave ist vor allem im amerikanischen Raum weit verbreitet, während ZigBee insbesondere in Europa in den Geräten zu finden ist. Allerdings kommt es somit zu einem weiteren Problem, da in vielen Ländern auf anderen Frequenzen gefunkt wird, kann es sein, dass Geräte aus den USA Hierzulande nicht funktionieren. 

Weitere Protokolle 

Neben den beiden vorgestellten Schwergewichten unter den Funkstandards gibt es noch eine Vielzahl weiterer Übertragungsprotokolle. Nicht selten entwickeln große Hersteller aus dem Bereich der Heimautomation eigene Protokolle, um die eigenen Systeme optimal aufeinander auszurichten.  

Home Matic und BidCoS 

Das Unternehmen eQ-3 entwickelte den Standard BidCoS (Bidirectional Communication System) für seine ganzheitliche Lösung im Bereich der Heimautomatisierung Home Matic. Um eine zentrale Einheit baut das Home Matic System ein sternförmiges Netz auf, welches eine verschlüsselte Kommunikation ermöglicht. Zu dem System gehört eine große Auswahl an potenziellen Geräten wie Schalter, Heizungs- und Lüftungssteuerungen oder Meldesysteme.  

Innogy Smart Home (RWE) 

Auch bei der Entwicklung von RWE Smart Home war eQ-3 beteiligt. Zusammen mit Microsoft wurde für RWE ein cloudbasiertes System entwickelt, welches auf CosIP als Übertragungsprotokoll setzt. Eine breite Auswahl an Produkten und eine Unterstützung zu Smart Home Highlights wie Philips Hue sorgen nicht nur bei Kunden von RWE für große Augen. 

DECT Smart Home 

Die Fritzbox von AVM gehört zu den beliebtesten und hochwertigsten Routern in deutschen Haushalten. Für viele noch weitgehend unbekannt ist die Funktion des Routers zur Heimautomatisierung. Die Fritzbox eignet sich optimal als Zentrale in Ihrem Smart Home. AVM verwendet für die Übertragung zwischen den Geräten das Protokoll DECT, welches grundsätzlich ein Standard für schnurlose Telefone ist. Geräte, wie beispielsweise Thermostate, verwenden DECT zur direkten Kommunikation mit der Fritzbox und über Apps und Webportale können Sie als Anwender kinderleicht Einstellungen und Geräte verwalten. Die Steuerung von sämtlichen Elektrogeräten erfolgt über spezielle Zwischenstecker. Um die Energiekosten möglichst niedrig zu halten, kommt DECT-ULE (Ultra Low Energy) zum Einsatz. Da der Router in Deutschland weit verbreitet ist, stellt er eine ideale Grundlage für ein Smart Home da. Allerdings sind die Möglichkeiten verhältnismäßig gering, da eine Unterstützung von weit verbreiteten Protokollen wie ZigBee oder Z-Wave fehlt und man ausschließlich auf DECT-fähige Geräte zurückgreifen muss. 

Die Problematik mit den Protokollen 

So genial die Protokolle auch sein mögen, so gibt es gleich mehrere große Probleme. Die länderspezifische Verbreitung, die unterschiedlichen Frequenzen und die Kompatibilitätsprobleme untereinander sorgen bei dem Verbraucher für Verwirrung und Unverständnis. So wird häufig einfach auf Komplett-Sets zurückgegriffen, da hier die genannten Probleme unwahrscheinlich sind. Per se ist das auch keine schlechte Idee, allerdings ist man somit an die im Set enthaltenen Geräte gebunden und ist nicht flexibel in der Zusammenstellung seines Smart Homes.  

Die Allianzen hinter den Produkten buhlen um immer mehr Hersteller und um die Verbreitung am Markt. Dabei muss man sich gar nicht die Frage stellen, ob man ZigBee oder Z-Wave Geräte verwenden möchte. Sollten Sie sich ihr eigenes Smart Home zusammenstellen wollen, entscheiden Sie sich einfach für ein Kombi-Hub, der sowohl ZigBee als auch Z-Wave unterstützt. Sollte es trotzdem Bedenken bei der Zusammenstellung geben, werfen Sie gerne einen Blick auf unsere ausgewählten, praktischen Startersets. 

Smart Home – Was braucht man und was ist möglich? 

Noch vor nicht allzu langer Zeit war das Smart Home nur ein Traum technikverrückter Tüftler – heutzutage ist es Realität und ganz normal. Spricht man im Freundes- oder Bekanntenkreis über das Thema Heimautomation, kann zwar jeder mitreden, aber was nun wirklich alles an Geräten benötigt wird und was alles möglich ist, weiß keiner so genau. Dieser Ratgeber soll Licht ins Dunkel bringen und zeigen, welche Komponenten Sie mindestens Zuhause haben sollten, um Ihr Haus intelligent zu machen. Gerne können Sie auch einen Blick auf unseren Einsteigerartikel werfen, in dem wir erläutern, was ein Smart Home überhaupt ist und was so intelligent daran ist. 

Welche Grundausstattungen brauche ich mindestens? 

Um ein Smart Home zu realisieren benötigen Sie neben den smarten Geräten wie Thermostate, Steckdosen und Schalter in jedem Fall eine zentrale Steuereinheit – einen sogenannten Hub. Dieser verbindet die einzelnen Geräte in Ihrem Haus und dient als zentraler Knoten. Er lässt sich per App oder intuitiven Touchscreen bedienen und in wenigen Sekunden einrichten. Eine Besonderheit ist an dieser Stelle die Fritzbox von AVM, die mit Hilfe von DECT ebenfalls als Hub für kompatible Geräte verwendet werden kann. Hier erfahren Sie mehr zu dem Thema Smart Home und Fritzbox. 

Darüber hinaus besitzen auch die weit verbreiteten Sprachassistenten von Amazon („Echo“) und Google („Home“) integrierte Smart Home Hubs. Genaueres finden Sie auch auf den jeweiligen Produktseiten der Geräte. Des Weiteren werden Sie auch ein Smartphone oder ein Tablet benötigen über das Sie die smarten Geräte in Ihrem Haus steuern können. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie ein Android Phone oder ein iPhone besitzen, da die benötigten Apps im Normalfall für beide Betriebssysteme vorhanden sind.  

Zuletzt sollten Sie natürlich auch über ein WLAN-Netzwerk verfügen, da einige Geräte Befehle direkt über das Smartphone entgegennehmen. Das jeweilige Gerät und das Smartphone müssen sich daher im selben Netz befinden. Das WLAN allerdings nicht zwangsweise für die Kommunikation der Geräte untereinander notwendig, da diese in der Regel spezielle Übertragungsprotokolle wie ZigBee, Z-Wave oder Bluetooth verwenden. 

Was ist alles möglich? 

Da nun die Mindestkonfiguration geklärt ist, sollte ein Blick auf die vorhandenen Möglichkeiten geworfen werden. Und die sind schier unendlich. Eine detaillierte Betrachtung würde an dieser Stelle den Rahmen sprengen und wir wollen daher nur einmal einen kurzen Überblick geben. 

Ein Smart Home besteht im Grunde aus mehreren Teilbereichen. Mit diesem Portal versuchen wir das Thema in die wesentlichen Kategorien aufzusplitten, um eine gute Übersicht darzustellen. Aus unserer Sicht besteht ein Smart Home aus folgenden Bereichen: 

  • Home and Entertainment 
  • Smart Metering/ Energiemanagement 
  • Smart Lights 
  • Smart Security 
  • Smart Control 

In jedem dieser Bereiche lassen sich innovative Produkte finden, die den Alltag erleichtern und die Lebensqualität erhöhen können. Highlights sind da sicherlich das Beleuchtungssystem „Hue“ von Philips, die smarten Soundsysteme für ein unglaubliches Unterhaltungserlebnis oder die intelligente Kaffeemaschine von Smarter.  

Mit einem Smart Home können Sie aber nicht nur im Unterhaltungsbereich für mehr Qualität sorgen, sondern auch Ihr Haus und Ihre Liebsten schützen. Intelligente Alarmanlagen mit umfangreichen Sicherheitszubehör sorgen für einen optimalen Schutz gegen potentielle Einbrecher. Über Ihr Smartphone haben Sie immer die volle Kontrolle und können im Alarmfall in Echtzeit informiert werden.  

Fazit 

Die Möglichkeiten in einem Smart Home sind nahezu grenzenlos und in praktisch jedem Bereich in Ihrem Zuhause können intelligente Geräte zum Einsatz kommen. Ein Smart Home ist viel mehr als nur eine Spielerei. Verbessern Sie Ihre Lebensqualität merklich, haben Sie mehr Zeit für die wichtigen Dinge des Lebens und schützen Sie die Umwelt. Intelligente Haustechnik ist dabei nicht viel teurer als konventionelle Produkte und wird in Zukunft Standard sein. Bereiten Sie sich schon heute auf morgen vor und gehen Sie mit gutem Beispiel voran. 

Alles was Sie brauchen sind smarte Geräte, eine zentrale Steuereinheit (Hub) und ein mobiles Endgerät mit WLAN. Die Hersteller haben die Installation und Einrichtung bewusst einfach gehalten, sodass selbst Techniklaien mit wenigen Handgriffen die Systeme in Betrieb nehmen können. Alles was Sie zur Einrichtung oder Erweiterung eines Smart Homes brauchen finden Sie hier bei uns. Sofern Sie nicht an einer eigenen Zusammenstellung interessiert sind, empfehlen wir unsere ausgewählten komplett-Sets. 


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