Smart Home Netzwerkprotokolle – die Qual der Wahl

Devolo Home Control auf Z Wave Basis

Devolo Home Control auf Z Wave Basis

Keine Frage: das vernetzte Zuhause ist im Trend. Auf dem Markt tummeln sich eine ganze Reihe Anbieter, die sogenannte Smart Home Komponenten anbieten. Komponenten, die zum Beispiel die Wohnungsbeleuchtung steuern oder im Winter dafür sorgen, dass die Räume immer die passende kuschelige Temperatur haben. Das Ganze natürlich “smart”, also immer zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Kombination.

Damit das alles auch wirklich “smart” ist, müssen die einzelnen Komponenten miteinander kommunizieren. Das tun sie auf Grundlage von Netzwerkprotokollen und Funkstandards. Das Problem hierbei ist allerdings, dass die unterschiedlichen Hersteller hier durchaus auf unterschiedliche Protokolle setzen, wie diese Seite mit einem Smart Home Vergleich zeigt. Welches Protokoll die jeweils richtige Wahl für das eigene smarte Zuhause ist, diese Frage stellt sich dann schnell.

Die großen Smart Home Protokolle

Das Interessante ist, dass kein einzelnes Protokoll tatsächlich optimal für jeden Anwendungsfall geeignet ist. Viele dieser Protokolle eignen sich jedoch hervorragend für bestimmte IoT-Applikationen. Im Folgenden werfen wir einen Blick auf die besten drahtlosen Protokolle, die aktuell für Smart-Home-Vernetzung genutzt werden.

Z-Wave – am weitesten verbreitet

Das sogenannte zWave Protokoll ist ganz sicher das am weitesten verbreitete Protokoll. Auf dem Markt tummeln sich über 1000 Geräte, die auf diesen Standard setzen, der speziell für die Hausautomation gedacht ist und auf mit Hinsicht auf geringen Energie- und Bandbreitenbedarf des Internet of Things (IoT) entwickelt wurde.

Z-Wave arbeitet hierzulande im 868 Mhz Frequenzband, wodurch es ein robustes Signal liefert und auch noch da noch durch kommt, wo Bluetooth und Wlan streiken müssen. Zudem hat es beispielsweise im Vergleich zu ZigBee eine bis zu dreimal höhere Reichweite.

Die Topologie, die Z Wave aufbaut, ist ein Mesh Netzwerk. Das heisst, dass jeder Knotenpunkt (beispielsweise eine Schaltsteckdose), gleichzeitig auch als Repeater arbeitet, welcher dann die Reichweite erhöht. Selbst wenn Knotenpunkte ausfallen, funktioniert durch den vermaschten Aufbau das Netzwerk weiter. Gesteuert wird das ganze über eine entsprechende Basisstation oder einen Z Wave Controller.

Zwar sind Geräte, die mit dem geschlossenen Z Wave Protokoll arbeiten, etwas teurer. Dafür sind Z-Wave Produkte problemlos und vollständig interoperabel. Zumal der Markt wirklich viele unterschiedliche Geräte bietet, was Z Wave wirklich zu einer guten Option für Smart Homes macht.

ZigBee, kostengünstig…aber…..

ZigBee war das erste wirklich große Protokoll, welches ganz speziell für IoT entwickelt wurde. Und genau wie Z-Wave bietet es ein vermaschtes Netzwerk bei niedrigem Stromverbrauch. Allerdings ist ZigBee sehr auf Energieeffizienz anstatt auf einen großen Betriebsbereich ausgelegt, was sich durchaus in einer geringen Reichweite zeigt. Kompensiert wird dies allerdings durch das vermaschte Netzwerk, was dann wieder den Aufbau auch größerer Netzwerke zulässt.

Einen entscheidenden Nachteil hat ZigBee allerdings. Und das ist die ungewisse Zukunft dieses Standards. Denn die Energieeffizienz wird mittlerweile von einigen Protokollen übertroffen. Hinzu kommt eine schlechte Kompatibilität. Im Grunde ist ZigBee nur noch aufgrund der Verfügbarkeit günstiger ZigBee Module so beliebt. Aber manchmal leben Totgesagte auch einfach länger.

Bluetooth LE – das Smartphone als Zentrale

Einen Funktstandard, den fast jeder mit einem modernen Smartphone mit sich trägt, ist Bluetooth Low Energy (BLE) als Teil der Bluetooth 4.0 Spezifikation. Und dies ist in aktuellere Android- bzw iOS Geräte längst integriert. Bedeutet: die Geräte sind BLE-fähig. Um Unterschied zu anderen Protokollen, wie z.B. Z-Wave, ist der Zugriff auf IoT Geräte ohne ein Gateway möglich. Dies geschieht bei BLE direkt via Smartphone bzw Tablet. Vor allem für Verbraucherzubehör, einschließlich Heimautomation, ist es deshalb ein extrem attraktives Protokoll. BLE kann außerdem sehr energieeffizient sein: auf Effizienz optimierte BLE-Funksensoren können Batterielaufzeiten von Wochen, Monaten oder sogar Jahren erzielen.

Der Parrot Flower Power funkt via Bluetooth - Smart Home, Hausautomation

Der Parrot Flower Power funkt via Bluetooth

Von der Topologie her kommen bei Bluetooth LE sogenannte Master-Slave Verbindungen am häufigsten vor. Ein BLE Master (das Smartphone) kann sich dabei durchaus mit mehreren Slave Geräten verbinden. Umgekehrt kann sich ein Slave Gerät allerdings nur mit einem Master koppeln. Somit ist BLE vor allem für asymmetrische Netzwerke geeignet. Also im Prinzip für die Verbindung von Smartphones mit einzelnen Peripheriegeräten, wie Lampen, Sensoren usw (ein Beispiel wäre hier mein Parrot Flower Power). Weniger gut geeignet ist das Ganze für die Vernetzung vieler Geräte.

WLAN – War nie für Smart Homes vorgesehen

WLAN ist wenig energieeffizient. Der relativ große Stack erfordert von WLAN Smarthome Komponenten im Vergleich zu anderen Protokollen mehr Speicher und Rechenleistung. Kein Wunder, denn eigentlich war WLAN für die Hausautmation nie vorgesehen. Und trotzdem macht eine Sache WLAN hier besonders attraktiv: die entsprechende Infrastruktur ist in fast jedem Haushalt mittlerweile schon vorhanden und dementsprechend ist es mehr als einfach neue Geräte (für die Hausautomation) einzubinden. Durch diese Allgegenwärtigkeit von IP basierenden WLAN Netzwerken stellt dieses Protokoll für Verbraucher ganz sicher die einfachste Art dar ein Hausautomationsprojekt umzusetzen.

Und hier liegen Stärken und Schwächen

Wie schon erwähnt ist keines der Top Protokolle uneingeschränkt für jeden Anwendungsfall geeignet. Alle haben ihre Stärken und Schwächen.

Wem Interoperabilität, gute Reichweite, ein stabiles Signal und ein vermaschtes Netzwerk wichtig sind, der sollte auf Z-Wave setzen. Auch gerade weil Z-Wave das mit Abstand größte Angebot unterschiedlicher Geräte bietet.

Wer kleines, günstiges Zubehör ohne viel Tam Tam steuern möchte, und sei es nur eine Glühbirne zu schalten, für den ist Bluetooth LE sicher richtig. Das geht hiermit einfach und fix. Große Smarthome Projekt lassen sich hiermit allerdings nicht oder nur sehr umständlich verwirklichen.

Richtig benutzerfreundlich wird es mit einem WLAN Smarthome. Ideal für Geräte, die an das Stromnetz angeschlossen werden, da es nicht sonderlich energieeffizient ist. Dafür ist die Geschwindigkeit eines WLAN Netzwerkes sehr hoch, womit es sich gut für Geräte eignet, die eine hohe Bandbreite benötigen. Hierzu zählen zum Beispiel Sicherheitskameras. Attraktiv wird es auch durch die Allgegenwärtigkeit von WLAN Netzwerken.

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About Andreas Rabe

IT Spezialist, Blogger und Hesse. > Ich habe keine Lösung, aber ich bewundere das Problem. Wenn bereits der Ansatz falsch ist, so führt strenge Logik unweigerlich zum falschen Ergebnis. Nur Unlogik gibt Dir jetzt noch die Chance, wenigstens zufällig richtig zu liegen.

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