Funkstandards im Smart Home

Obgleich mit Bluetooth und den WLAN-Standards aus der IEEE-802.11-Familie etablierte Standards zur drahtlosen Vernetzung und Steuerung von Geräten zur Verfügung stehen, dominieren aktuell andere Funkstandards das Öko-System „Smart Home“.

Smart Home - Funkstandards

Der richtige Standard im Smart Home

Wer heute vor dem Wunsch steht, sein Zuhause in ein Smart Home zu verwandeln, der sieht sich schnell einer Vielzahl von unterschiedlichen Funkstandards gegenüber.

Was dem Wettbewerb und der Weiterentwicklung der Standards langfristig nutzt, stellt den Endverbraucher vor die Wahl, welcher Standard denn der Richtige ist, denn die Investition sind mitunter nicht günstig und der Anspruch auf eine möglichst lange Nutzung bei gleichzeitiger Erweiterbarkeit gerechtfertigt.

Zu allem Überfluss sind die Standards untereinander nicht nur inkompatibel, sondern werden auch durch Allianzen zahlreicher und bekannter Herstellern in die eine oder die andere Richtung getrieben.

Schaut man sich auf dem Markt um, tauchen unmittelbar die Begriffe Zigbee, Z-Wave und EnOcean auf. Um die Verwirrung für den Endverbraucher perfekt zu machen, werden auch Geräte mit den etablierten Technologien WLAN und Bluetooth angeboten. Zusätzlich sorgen Begriffe wie ISM und SRD und die Angabe von Frequenzen von 868 MHz und 2,4 GHz für Irritation. Was es damit auf sich hat, versuchen wir im Folgenden zu klären.

Warum nicht WLAN oder Bluetooth?

Die Frage ist berechtigt, denn beide Technologien haben den Markt schon seit langem durchdrungen und nahezu jedes Smartphone, Tablet und Notebook, auch nahezu jeder moderne Flachbild-TV ist in der Lage über WLAN oder Bluetooth mit anderen Geräten zu kommunizieren.

Energiehungriges WLAN

Betrachtet man das reine Leistungsangebot von WLAN, wäre diese Art der Übertragung vielen anderen Standards aufgrund der Reichweite und der Geschwindigkeit überlegen. Doch dieses Leistungsangebot wird zum einen nicht im vollen Umfang benötigt und ist zum anderen in Form eines hohen Energiebedarfs teuer erkauft.

Bei kabelgebundenen Geräten steht der dauerhaften Bereitstellung von ausreichend Energie und der Nutzung von WLAN nichts im Wege. Schwieriger gestaltet sich die Situation bei Sensoren und Aktoren, die mit Batterien betrieben über Monate oder Jahre hinweg funktionieren müssen. Für diese Teilnehmer im Smart Home scheidet das energiehungrige WLAN aus.

Auch Bluetooth nur bedingt geeignet

Selbst Bluetooth ist mit seinen Voraussetzungen nicht sonderlich gut geeignet, um den Anforderungen im Smart Home zu genügen. Aber warum eigentlich, wo doch Bluetooth mittlerweile in vielen Wearables (z.B. Fitness Trackern) zu finden ist und dort eine normale CR2032-Batterie für monatelangen Betrieb sorgt?

Bluetooth steht mit dem Low Energy Profile zwar eine Lösung für einen besonders stromsparenden Betrieb zur Verfügung und die Bandbreite von rund 1 MBit/s ist für die Anwendung im Smart Home ausreichend dimensioniert. Schwierig gestaltet sich die Netzwerktopologie, die mit Bluetooth aufgebaut werden kann: Die von Bluetooth geformten Pico-Netze stellen im Wesentlichen Punkt-Zu-Punkt-Verbindungen mit geringer Reichweite dar. Die Eignung für die Verwendung im Smart Home ist daher begrenzt.

Deutlich relevanter sollte Bluetooth im Smart Home 2016 werden, wenn die hinter Bluetooth stehende Special Interest Group (SIG) Smart Mesh als Teil der Bluetooth Smart-Technologie verabschiedet. Dann nämlich können mit Bluetooth vermaschte Netze aufgebaut werden. Zeitgleich sind auch Verbesserungen hinsichtlich der Reichweite und Ausfallsicherheit angekündigt.

Zigbee, Z-Wave, EnOcean und Co.

Bei Zigbee, Z-Wave, EnOcean und HomeMatic handelt es sich jeweils um eigene Standards zur drahtlosen Übertragung von Daten. Der geringe Energiebedarf macht diese Standards besonders geeignet für die Verwendung im Smart Home, in dem manche Geräte ohne externe Stromversorgung monate- oder jahrelang laufen müssen.

Steht nicht einmal eine Batterie zur Stromversorgung zur Verfügung, müssen sich Sensoren und Aktoren die benötigte Energie aus ihrem Umfeld besorgen.

Dieser als „Energy Harvesting“ bezeichnete Prozess nutzt z.B. die Umgebungstemperatur, aber auch mechanisches Einflüsse (z.B. das Drücken eines Schalters), um die benötigte Energie zu erzeugen.

 ZigbeeZ-WaveWLANBluetooth LE
GrundlageIEEE 802.15.4IEEE 802.15.4IEEE 802.11
Frequenzbänder868 MHz (EU)
900 MHz (US)
2,4 GHz
900 MHz
2.4 GHz
2,4 GHz
5 GHz
2,4 GHz
Geschwindigkeit250 kb/s40 kb/s1 MBit/s
Reichweite70 m50 m10 m
max. Anzahl Geräteca. 65.000232--
TopologieMeshMeshSternPiconet

Vergleich: Funkstandards im Smart Home

Die Qual der Wahl

Welche Technologie die richtige ist, muss leider jeder für sich selbst entscheiden. Dabei gibt es ein paar Punkte, die als Entscheidungshilfe dienen können:

  • Produktangebot

    Ein wesentlicher Punkt ist die Berücksichtigung des Produktangebots an Geräten für das Smart Home. Selbst wer nur mit einer kleinen Lösung starten möchte (z.B. Lichsteuerung), der
    wird über kurz oder lang überlegen, ob das bestehende System nicht ausgebaut werden kann. Ärgerlich ist es dann, wenn das gewünschte Geräte (z.B. Bewegungs- oder Rauchmelder) nur bei der Konkurrenz gibt.

    Ein wenig Weitsicht sichert die Investition schon heute.

  • Vorhandene Geräte

    Manchmal sind bereits Geräte im Haushalt vorhanden, deren smarte Fähigkeiten noch nicht in dem Maße genutzt werden, wie es möglich wäre. Beispielhaft sind Heizungssteuerungen, die bisher nur einem Zeitplan zur Schaltung folgen, durchaus aber auch mit Sensoren für geöffnete Fenster kombiniert werden können.

    Es handelt sich gewissermaßen um „Bestands- und Investitionsschutz“. Je mehr Geräte mit einer Technologie bereits genutzt werden, desto näher liegt die Entscheidung, weitere Geräte ebenfalls in diesem Umfeld zu betreiben.

  • Unterstützung durch Community

    Nicht alle Probleme lassen sich mit der Anleitung des Hersteller lösen und auf manch tollen Anwendungsfall kommt man halt doch nicht alleine. Sinnvoll ist da eine Community, die mit Rat und Tat zur Seite steht und insbesondere Einsteigern bei der Einrichtung eines smarten Zuhauses unterstützen.

  • Verwendeter Frequenzbereich

    Sicherlich zweitrangig, aber für manchen nicht zur unterschätzen ist die Wahl der Technologie, die im richtigen Frequenzbereich funkt. Gerade wer in Ballungsgebieten wohnt wird sich das ein oder andere Mal über die schlechte Verbindungsqualität des heimische WLAN gestört haben. Einige der o.g. Standards funken ebenfalls auf der gut frequentierten 2,4-GHZ-Frequenz. Störungen in der Heimautomatisierung sind dann nicht selten.

Die Wahl muss jeder für sich selbst treffen. Das Angebot auf dieser Seite gibt hoffentlich ausreichend Informationen, um eine sinnvolle und nachhaltige Wahl zu treffen.

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