Zwave, Zigbee, Thread, WLAN

Netzwerkprotokolle für die Hausautomation - Qual der Wahl

| Autor / Redakteur: Mark Patrick* / Margit Kuther

XBee PRO von Digi: günstige drahtlose Verbindung zu Geräten in ZigBee-Mesh-Netzwerken
XBee PRO von Digi: günstige drahtlose Verbindung zu Geräten in ZigBee-Mesh-Netzwerken (Bild: Mouser/Digi)

Jeder spricht vom vernetzen Zuhause, wenige aber von den verschiedenen, konkurrierenden Protokollen. Lesen Sie, wann Zwave, Zigbee, Thread oder WLAN die richtige Wahl ist.

Das Internet of Things breitet sich zunehmend in unserem persönlichen und professionellen Alltag aus. Einer der ersten Orte, die davon beeinflusst wurden, ist unser Zuhause. Die allgegenwärtigen drahtlosen Netzwerke, Smartphones und Cloud-Netzwerke haben Geräteherstellern reichlich Chancen gegeben, mit smarten, vernetzten Haushaltsgeräten einen Mehrwert für unser Zuhause zu schaffen.

Diese Chancen bringen aber auch Wettbewerb mit sich. In der drahtlosen Heimautomation gibt es eine verblüffend hohe Anzahl konkurrierender Protokolle. In dem ganzen Durcheinander steckt allerdings System. Kein einzelnes Protokoll ist optimal für jeden Anwendungsfall. Viele dieser Protokolle sind 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, sowie auf einen neuen, vielversprechenden Standard, der alle vereinen möchte.

Z-Wave, ein proprietäres Drahtlosprotokoll

Mit über eintausend Geräten und weit über einhundert Unternehmen, die kompatible Produkte herstellen, ist Z-Wave derzeit der am weitesten verbreitete drahtlose Kommunikationsstandard. Ein Abschwung ist nicht in Sicht. Z-Wave ist ein proprietäres Drahtlosprotokoll für die Heimautomation, das für den niedrigen Energie- und den geringen Bandbreitenbedarf des Internet of Things entwickelt wurde.

Z-Wave nutzt den IEEE-802.15.4-PHY-Funkstandard und vermaschte Netzwerke, um Reichweite und Netzwerkstabilität zu erhöhen. Anders als Bluetooth und ZigBee, die beide im 2,4-GHz-Band betrieben werden, arbeitet Z-Wave in Europa im 868-MHz-Frequenzband (915-MHz-Band in Nordamerika). Durch den Betrieb in Sub-1-GHz-Frequenzen hat Z-Wave ein robustes, für Bluetooth- oder WLAN-Netzwerke undurchdringliches Si-gnal. Mit der niedrigeren Frequenz hat Z-Wave auch eine bis zu dreimal höhere Reichweite als beispielsweise ZigBee.

Die Z-Wave-Netzwerktopologie ist ein Mesh-Netzwerk, bei dem jeder Knoten als Repeater agiert, der die Reichweite erhöht. So wird die Funktionsfähigkeit des Netzwerks gewährleistet, selbst wenn ein Knotenpunkt ausfällt. Jedes Z-Wave-Netz hat mindestens einen Controller, üblicherweise ein über WLAN verbundener Hub, der Befehle über das Netzwerk gibt und regelmäßig als Internetzugang fungiert.

Da es ein propriertäres Protokoll ist, müssen alle Hersteller, die Z-Wave-Geräte produzieren, den von Sigma Designs lizenzierten SoC-Chip verwenden. Die meisten Designs können mit dem SoC-Ansatz direkt auf dem Funkchip umgesetzt werden. So wird der Einsatz eines externen MCUs vermieden, was die Hardware-Entwicklung wesentlich vereinfacht. Die Software wird mit einem Standard-SDK von Sigma entwickelt.

Die neuen Z-Wave-SoCs der 500-Serie bieten eine höhere Reichweite von bis zu 150 Metern, eine 50% längere Batterielaufzeit und eine um 250% höhere Bandbreite. Gleichzeitig sind sie mit den Geräten aller Z-Wave-Generationen kompatibel. Um das Z-Wave-Logo zu erhalten, müssen Produkte nach der Entwicklung zertifiziert werden. Zwar sind die Preise wegen des geschlossenen Systems etwas höher, doch Z-Wave-Produkte sind problemlos und vollständlig interoperabel.

Die robuste und schnittstellenfreie Signaltechnik des Z-Wave sowie seine hervorragende Interoperabilität mit über Eintausend anderen Z-Wave-Produkten auf dem Markt, machen es zu einer guten Option für die IoT-Ausrüstung in der Heimautomation.

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