Damit Smart Home Geräte und Systeme verschiedener Hersteller miteinander und untereinander kommunizieren können, existieren Funkstandards und Funkprotokolle.
Einige davon wurden extra für die Anwendung im Smart Home Bereich entwickelt, die anderen wurden dahingehend verbessert.
Weitere wiederum nutzen einfach bestehende und bekannte Protokolle für smarte Geräte.
Hier, in der Übersicht, zeige ich dir die wichtigsten und bekanntesten, offenen und geschlossenen Smart Home Funkstandards.
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Im Video siehst du als Beispiel ein umfangreiches Z-Wave Smart Home System von Fibaro.
Z-Wave ist, neben ZigBee, einer der bekanntesten internationalen Funkstandards für Smart Home.
Über 450 Hersteller bieten ca. 1700 Geräte für unterschiedliche Bereiche mit dem Z-Wave oder Z-Wave Plus Zertifikat.
Angefangen hat alles mit zwei dänischen Ingenieuren, die 2001 eine Lösung für Hausautomatisierung entwickelt haben.
Später, im Jahr 2005, wurde eine Z-Wave Allianz gegründet von der Firma Sigma Designs.
In Europa nutzen die Geräte die Frequenz von 868,42 MHz. Mittlerweile aber auch 2,4 GHz.
Funkreichweite beträgt im Freien bis zu 200 Meter, im Gebäude, in Abhängigkeit von den verwendeten Baumaterialien, bis zu 30 Meter.
Mit Baumaterialien sind die Decken und Wände gemeint, die entweder aus Stahlbeton, Porenbeton, Kalksandstein oder Holz und Gipskartonplatten bestehen.
Das alles nimmt Einfluss auf die Reichweite der Geräte.
Der Z-Wave Funkstandard nutzt ein vermaschtes Netzwerk (Mesh-Topologie).
Jedes Modul, das vom Stromnetz betrieben wird, kann zu einem anderen Modul im Netz, und hier ist es dann egal, ob es Batterie betrieben wird oder ebenfalls vom Stromnetz, das Signal weiterleiten.
Das heisst, je mehr Z-Wave Module dazu kommen, die mit Strom betrieben werden, desto stabiler wird das Funknetz.
Die Kommunikation verläuft verschlüsselt (AES Verschlüsselung mit 128 Bit) und bidirektional.
Das ist die sogenannte Zweiwege-Kommunikation.
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So funktioniert ZigBee (Englisch)
ZigBee ist ähnlich aufgebaut wie Z-Wave und wird als direkter Konkurrent zu diesem Funkstandard gesehen.
ZigBee benutzt ebenfalls ein vermaschtes Netzwerk und ist auch ein energieeffizienter Funkstandard.
Die Allianz wurde im Jahr 2002 gegründet, bestehend, mittlerweile, aus 400 Herstellern und nutzt die 2,4 GHz Frequenzbänder weltweit, in den USA 915 MHz und in Europa noch die 868 MHz.
Der Funkstandard nutzt sogenannte ZigBee Profile, hier werden die Voraussetzungen bestimmt.
„ZigBee Light Link (ZLL),“ zum Beispiel, dient zur Steuerung von der Lichttechnik.
Das Profil „ZigBee Home Automation (ZHA)“, wie der Name es schon vermuten lässt, für die Steuerung der Geräte im Smart Home.
Dieses Profil kann aber wiederum auch zur Steuerung der Lichttechnik genutzt werden.
Die bekanntesten Hersteller aus diesem Bereich sind, zum Beispiel, Signify mit Philips Hue, Ikea mit Tradfri Geräten, Ledvance und Müller-Licht mit tint Serie.
Die Kommunikation läuft verschlüsselt, ist aber in drei Sicherheitsstufen eingeteilt.
Die dritte Stufe hat eine 128 bit AES Verschlüsselung.
ZigBee ist nicht gleich ZigBee, das bedeutet, dass ZigBee durch die vielen existierenden Profile zu sehr aufgeteilt wurde.
Damit aber alle ZigBee Profile unter einen Hut kommen, wurde ZigBee 3.0 eingeführt.
So sollen, unter anderem, die Nachteile dieser Fragmentierung ausgemerzt werden.
Der grösste Vorteil bei ZigBee 3.0 Geräten ist, dass der Endverbraucher auch nur auf diese eine Zertifizierung und nicht auf die vielen zusätzlichen Profile achten muss.
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Im Video siehst du wie EnOcean funktioniert (Englisch)
Batterielose Funktechnologie, das zeichnet den EnOcean Funkstandard besonders aus.
Dieser Funkstandard wurde ebenso, wie Z-Wave und ZigBee, für den Smart Home Bereich entwickelt.
Hinter dieser Technologie steht keine geringere als die Siemens AG.
Gegründet wurde die EnOcean GmbH mit Sitz in Oberhaching im Jahr 2001 und gilt als der Erfinder und dementsprechend Halter von Patenten.
Die EnOcean Alliance wurde demnach erst 2008 gegründet und 2012 zum internationalen Funkstandard erklärt.
Da für die Funksignale eine geringe Menge an Energie für die Auslösung unterschiedlicher Befehle erforderlich ist, wird diese aus den Solarzellen mit Piezoelektrizität oder mit Peltier-Elementen gewonnen.
Das heisst also, die Energie wird aus der Umgebung, wie Bewegung, Licht oder Temperaturunterschiede gewonnen.
Diese, zum grössten Teil, batterielose EnOcean Technologie ist auch der grösste Vorteil gegenüber dem Z-Wave oder ZigBee Funkstandard.
In Europa wird die Frequenz mit 868,3 MHz verwendet, die Funkreichweite beträgt im Gebäude bis zu 30 und im Freien bis zu 300 Meter.
Die verschlüsselte Datenübertragung ist bidirektional, also in beide Richtungen.
Die Verschlüsselung lässt sich bei EnOcean optional aktivieren und so vor vielen Angriffsarten schützen.
![homee EnOcean Starterset/Smart Home Zentrale (kompatibel mit: HomeMatic, netatmo, AVM Fritz!, IKEA Afriso, Eltako, NodOn, UVM.) modular erweiterbar mit Z-Wave & EnOcean [Amazon Alexa kompatibel]](https://www.smarthomechecker.de/wp-content/uploads/2018/09/312NjbWodwL.jpg "homee EnOcean Starterset/Smart Home Zentrale (kompatibel mit: HomeMatic, netatmo, AVM Fritz!, IKEA Afriso, Eltako, NodOn, UVM.) modular erweiterbar mit Z-Wave & EnOcean [Amazon Alexa kompatibel]")
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So funktioniert Bluetooth
Digital Enhanced Cordless Telecommunications – kurz DECT.
Es handelt sich um einen Telekommunikationsstandard, der ursprünglich für Schnurlostelefone entwickelt, und im Jahr 1993 eingeführt wurde.
Die Reichweite in Gebäuden beträgt zwischen 30 und 50 Meter, und im Freien können bis zu 300 Meter erreicht werden.
DECT-ULE , ULE steht für Ultra Low Energy und ist somit die energiesparende Variante von DECT.
Sie wurde 2011 vorgestellt.
Somit wurde der Weg geebnet für die Anwendung im Smart Home Bereich.
AVM ist ein Hersteller, der die sehr bekannte und weit verbreitete FRITZ!Box herstellt, setzt übrigens auf den DECT-ULE Standard.
Das geschützte Frequenzband, was nur für DECT reserviert ist, wird von 1890 – 1900 MHz genutzt.
Die Geräte sollen demnach mehrere Jahre ohne einen Batteriewechsel auskommen.
Die bekanntesten Hersteller, die DECT-ULE für ihre smarten Geräte nutzen, sind, zum Beispiel, die Telekom (Magenta Smart Home) und die, oben schon erwähnte, AVM.
DECT-ULE besitzt aber noch eine Erweiterung namens „HAN-FUN“, die für „Home Area Network Funktional Protocol“ steht.
Das ist für die Fritz!Box z.B. wichtig, sie unterstützt Geräte nur mit dieser Erweiterung.
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Im Video siehst du ein Beispiel zur Einrichtung und Anwendung der AVM DECT-ULE Geräten.
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So funktioniert WLAN
WLAN – „Wireless Local Area Network“ ist eigentlich jedem bekannt.
Schließlich nutzt es jeder, um sich mit dem DSL-Router drahtlos zu verbinden und komfortabel im Internet mit seinem PC, Laptop, Tablet oder Smartphone zu surfen.
Eigentlich wäre dieser Funkstandard gerade wegen seiner großen Verbreitung und Bekanntheit das Idealste für das Smart Home.
Wenn da nicht der hohe Stromhunger wäre.
Die WLAN Technologie wurde aber auch entwickelt, um hohe Datenmengen in einer kurzen Zeit über Funk zu übertragen.
WLAN nutzt das Frequenzband mit 2,4 oder 5 GHz und einer Bandbreite zwischen 22 und 160 MHz.
Wegen dem hohen Stromhunger kommen deshalb, eigentlich, nur Geräte in Frage, die vom Stromnetz gespeist werden.
Mittlerweile existieren sehr viele smarte Geräte mit WLAN Anbindung wie Lichtschalter, Steckdosen und sogar Unterputz-Module.
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So funktioniert Bluetooth
Bluetooth sollte, genauso wie WLAN, jedem geläufig sein.
Bluetooth findet in nahezu jedem Smartphone, Smart Speaker und vielen anderen Geräten schon seit langer Zeit seine Anwendung.
BLE – (Bluetooth Low Energy) wurde jedoch für das „Internet der Dinge“ entwickelt und stellt somit eine besonders stromsparende Bluetooth Version dar.
Die Bluetooth Classic Reichweite beträgt bis zu 10 Metern und ist im Vergleich zu den anderen Funktechnologien, aber, eher gering.
Dank Bluetooth LE sollte sie bei einer Sendeleistung von 10 mW, aber, auf bis zu 40 Meter gesteigert werden können.
Zudem nutzt der Bluetooth LE Funkstandard eine Stern-Topologie.
Hier verteilt eine Zentrale die Datenpakete an alle Geräte, somit fällt die Belastung sehr hoch aus.
BLE nutzt, wie auch schon die Bluetooth Classic Version, das 2,4 GHz Frequenzband.
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So funktioniert HomeMatic
HomeMatic, eQ3 und ELV, davon hast du bestimmt schon mal gelesen oder zumindest darüber etwas gehört.
Von BidCos wahrscheinlich noch gar nichts. Aber, eins nach dem anderen, die Namen gehören nämlich alle zusammen.
ELV ist ein Elektronik-Versandhändler **, ein Fachverlag und dazu noch ein Hersteller, dem die Firma eQ3 AG gehört.
eQ-3 stellt Smart Home Geräte unter der Bezeichnung HomeMatic und MAX! her.
eQ-3 hat ein Smart Home Protokoll namens BidCos entwickelt.
Er wird deswegen auch als proprietärer Funkstandard bezeichnet (proprietär = Herstellergebunden).
BidCos steht für „Bidirectional Communication System“ und ist, wie der Name es schon verrät, ein bidirektionales Funkprotokoll.
Das Protokoll benutzt die Frequenz 868,3 MHz und überträgt die Signale mit 128 Bit AES Verschlüsselung.
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So funktioniert KNX
KNX Standard hat doch nichts mit einem Funkstandard zu tun, oder?
Ja, vollkommen richtig.
KNX wurde bereits in den Neunzigerjahren entwickelt und ist ein herstellerübergreifender und kabelgebundener Smart Home Standard (Bussystem).
Damit es aber auch im KNX-Standard funkt, gibt es eine Erweiterung namens KNX-RF.
RF steht für Radio Frequency.
Dank KNX-RF ist es möglich eine, bereits vorhandene, KNX Installation ohne die Wände wieder aufzustemmen, einfach nachzurüsten oder zu erweitern.
Die Technologie verwendet die 868,3 MHz Frequenz in Europa.
Da die Funkfrequenz unter 1 GHz liegt, wie bei einigen anderen Funkstandards auch (z.B. Z-Wave Funkstandard), können verschiede Baumaterialien aus denen Wände und Decken bestehen, besonders gut durchdrungen werden.
Die Reichweite ist mit dem Z-Wave Funkstandard gut vergleichbar.
Sie liegt in Gebäuden bis zu 30 Meter weit, und im freien Feld kommt sie auf bis zu 120 Meter.
Auf die Sicherheit wurde bei KNX-RF auch Wert gelegt.
Die Kommunikation ist durch die 128 Bit AES Verschlüsselung abgesichert.
Diese Technologie wird auch „KNX RF Secure“ genannt.
Angebunden werden die Funkkomponenten an den KNX Steuerungsbus über einen Medienkoppler.
Der Medienkoppler dient auch gleichzeitig als ein Repeater zur Erhöhung der Reichweite.
Die verschieden KNX-RF Sensoren, Bewegungsmelder, Schalter und Taster werden meistens mit Batterien oder auch mit Solarzellen betrieben.
Quellen: wikipedia.de | zwave.de | zigbee.org | enocean-alliance.org
Dieser Artikel wurde Aktualisiert! (Orig. VÖ-Datum. 29.07.18) Was ist Z-Wave Smart Home Funkstandard/Protokoll? Z-Wave ist der internationale Smart Home Funkstandard zur Kommunikation von unterschiedlichen smarten Geräten und wurde von der, im Jahr 2005, gegründeten Z-Wave Alliance und der Firma
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Hey, ich heisse Friedrich >> Ich bin der Gründer und Blogger von smarthomechecker.de. Schon seit ich denken kann, beschäftige ich mich mit der Technik und Elektronik, die mich zum Begeistern bringt. So bin ich auch ein sehr grosser Smart Home & Apple Fan. Ich freue mich sehr auf die weitere Entwicklung in diesem Bereich! Du findest mich auch auf Instagram mit Short-News und Tipps rund um Smart Home.
