Smarthome-FAQ: Fangen wird doch bei der grundsĂ€tzlichen Frage an: Welche Ăbertragungsmedien kommen bei Dir ĂŒberhaupt in Betracht?
Inhalt:
Kabelgebundene Systeme
Kabelgebundene Systeme wie LAN oder KNX wird man entweder wÀhrend des Neubaus oder einer Haussanierung installieren.
LAN ist schnell und vielfÀltig nutzbar, benötigt aber seine sorgfÀltige Planung des sternförmigen Netzwerkes. Gute Netzwerkkabel, Dosen, Patchferlder und Netzwerkswitche schlagen, je nach QualitÀt, in der Masse schon mal ins Kontor.
KNX ist langsam und man kann es nur fĂŒr die GebĂ€udeautomation nutzen. Bei der Planung und Erweiterung nutzt man eine simple Baumtopologie, an deren Enden an (Schalt-) Aktoren sitzen. Sprich: Zu jedem Schalter und jedem Endverbraucher, wie Lampen oder Steckdosen, wird eine billige KNX-Leitung verlegt. Die Infrastruktur ist gĂŒnstig, die Aktoren sind hingegen sehr, sehr kostspielig.
Vorteile kabelgebundener Systeme:
- StabilitÀt: Sie sind stabiler und haben eine geringere Ausfallrate als funkbasierte Systeme.
- Geschwindigkeit: Sie können Daten in der Regel schneller ĂŒbertragen als funkbasierte Systeme.
- Die Latenz ist sehr niedrig (Echtzeitanwendungen, Sicherheitssysteme)
- Sicherheit: Sie sind sicherer, da sie weniger anfĂ€llig fĂŒr Hackerangriffe sind als funkbasierte Systeme.
- KapazitÀt: Sie können problemlos mehr GerÀte gleichzeitig verwalten als funkbasierte Systeme.
- Stromversorgung: Einige kabelgebundene Systeme können die EndgerÀte auch mit Strom versorgen, wie PoE im LAN.
Nachteile kabelgebundener Systeme
- Installation: Die Installation von kabelbasierten Systemen ist schwieriger und deutlich teurer sein als die von funkbasierten Systemen.
- MobilitÀt: Sie sind nicht so mobil wie funkbasierte Systeme, da sie an einen festen Standort gebunden sind.
- FlexibilitĂ€t: Sie sind weniger flexibel als funkbasierte Systeme, da sie nicht so einfach auf andere RĂ€ume oder den AuĂenbereich erweitert werden können.
- WAF: Durch die losen Kabel und die Anschlussdosen in der Wand (gilt nicht fĂŒr KNX!) ist der Woman Acceptance Factor sehr gering
Powerline
Die vermutlich einfachste und gĂŒnstigste Art, GerĂ€te ĂŒber ein Leitungsnetz zu verbinden, ist Powerline. Dies ist eine Technologie, die es ermöglicht, Daten ĂŒber das bestehende Stromnetz im Haus zu ĂŒbertragen. Sie wird hĂ€ufig in Smarthome-Systemen verwendet, um GerĂ€te in der NĂ€he von Steckdosen miteinander zu verbinden, wenn kein LAN im GebĂ€ude vorhanden ist.
- Eine typische Anwendung von Powerline im Smarthome ist der Ersatz einer LAN-Verkabelung, wenn GerÀte wie Kameras oder Bridges angeschlossen werden sollen.
- Da das Stromnetz im gesamten WohngebĂ€ude verlegt ist, kann es insbesondere in MehrfamilienhĂ€usern zu Sicherheitsproblemen kommen, wenn die VerschlĂŒsselung nicht korrekt eingestellt ist.
- Die Reichweite von Powerline in GebÀuden hÀngt von der QualitÀt der Elektroinstallation und dem Einfluss von Störungen durch andere elektrische Verbraucher, vornehmlich motorbetriebene, ab. In der Regel ist die Reichweite jedoch ausreichend, um GerÀte in einer Wohnung oder einem Einfamilienhaus miteinander zu verbinden.
- Pro: Einfache Installation, gĂŒnstiger Preis, keine zusĂ€tzliche Verkabelung oder Funksender erforderlich.
- Contra: Langsamer und störanfĂ€lliger als LAN, Sicherheitsprobleme in MehrfamilienhĂ€usern möglich, Powerline „verschmutzt“ das Stromnetz mit Störungen, was gerade HiFi-Enthusiasten kritisieren.
LAN
LAN (Local Area Network) ist ein Netzwerk, das innerhalb eines (gröĂeren) GebĂ€udes oder eines FirmengelĂ€ndes verwendet wird. Der Einsatz in EinfamilienhĂ€usern ist aber nicht unĂŒblich. Power over Ethernet (PoE) ermöglicht, angeschlossene GerĂ€te wie Kameras, Accesspoints oder Telefone unkompliziert mit Strom zu versorgen.
- LAN-Netzwerke werden hÀufig verwendet, um Smart-Home-GerÀte wie Sicherheitskameras, Telefone, Datenspeicher und Unterhaltungselektronik miteinander zu verbinden und ihnen den Zugang zum Internet zu ermöglichen.
- Sehr geringe Latenz.
- Sie dienen dazu, Bridges fĂŒr unterschiedliche Smarthome-Systeme wie Amazon Echo, Google Home, Apple HomeKit und Samsung SmartThings mit einem Router zu verbinden.
- Sicherheit und VerschlĂŒsselung: Ohne physischen Zugang kann ein Ethernet nur schwer abgehört oder gestört werden.
- Die Anzahl der Clients ist fĂŒr jedes Smarthome praktisch mehr als ausreichend.
- Pro: sehr hohe Geschwindigkeiten und geringe Latenzzeiten sowie einfache Einrichtung und Verwaltung. Universell einsetzbar und nicht anfĂ€llig fĂŒr Störungen
- Contra: Kabelgebunden
HomeMatic Wired
HomeMatic Wired ist ebenfalls kein Funkstandard, sondern ein Smarthome-System, das zur DatenĂŒbertragung auf eine serielle Kabelverbindung (EIA 485) setzt. Es gibt auch Adapter fĂŒr Ethernet (LAN oder Powerline). Es eignet sich fĂŒr die Ăberwachung und Steuerung verschiedener GerĂ€te in einem Smart-Home-System. Beispielsweise können damit Licht, Heizung, RolllĂ€den und andere GerĂ€te gesteuert und ĂŒberwacht werden.
- Da HomeMatic Wired eine kabelgebundene Verbindung nutzt, ist der Energieverbrauch im Vergleich zu Funkstandards wie HomeMatic oder HomeMatic IP geringer.
- HomeMatic Wired nutzt eine drahtgebundene Verbindung, die in der Regel sicherer ist als Funkverbindungen. ZusĂ€tzlich bietet HomeMatic Wired eine VerschlĂŒsselung der DatenĂŒbertragung, um die Sicherheit zu erhöhen.
KNX
KNX ist ein professioneller Standard, mit der höchsten Sicherheit im Vergleich, fĂŒr die GebĂ€udeautomation zur Steuerung und Ăberwachung von GebĂ€udefunktionen wie Beleuchtung, Heizung, LĂŒftung und Sicherheit. Er ermöglicht die Kommunikation zwischen verschiedenen GerĂ€ten und Steuerungen ĂŒber ein flexibles Bussystem in einer physikalischen Baumstruktur. KNX kommt fast ausschlieĂlich im gewerblichen Umfeld und fĂŒr die Automatisierung von sehr groĂen GebĂ€uden zum Einsatz.
- Typische Anwendungen im Smarthome sind die Steuerung von Beleuchtung, Heizung, LĂŒftung, Jalousien und TĂŒren sowie die Ăberwachung von Sicherheitssensoren und Kameras.
- KNX wird hauptsÀchlich in professionellen GebÀudeautomatisierungen eingesetzt, da es eine komplexe Konfiguration und Installation erfordert.
- Der Energieverbrauch von KNX-GerĂ€ten ist als gering einzustufen, auch wenn sie in der Regel ĂŒber das Stromnetz betrieben werden.
- KNX bietet ein hohes MaĂ an Sicherheit durch VerschlĂŒsselung und Authentifizierung der GerĂ€te.
- KNX verwendet ein drahtgebundenes Netzwerk in Sterntopologie.
- 64 Teilnehmer sind pro Bus (Linie) möglich. Werden mehr benötigt, benötigt man weitere Linien.
- Pro: Breite UnterstĂŒtzung durch Hersteller, groĂe Funktionsvielfalt, sichere Ăbertragung.
- Contra: AufwĂ€ndige Installation und Konfiguration, sehr hohe Kosten, sodass sich der private Einsatz niemals rechnet. Dieses System ist fĂŒr Privatpersonen, die nicht mehr wissen, wohin mit ihrem Geld, sowie professionelle GerĂ€tschaften und höchste Sicherheit ĂŒber FlexibilitĂ€t und Energieeinsparpotenzial stellen.
Funkbasierte Systeme
Eine Auswahl bekannter Funktechnologien und Protokolle fĂŒr Smarthomes und GebĂ€udeautomation. Einige, wie z.B. HomeMatic-IP oder KNX-RF, sind komplette Systeme, basieren aber auf einer eigenen Ăbertragungstechnik und sind deshalb hier aufgefĂŒhrt. Aber beleuchten wir doch zuerst einmal die Vor- und Nachteile funkbasierter Systeme:
Vorteile funkbasierter Systeme
- FunktionalitÀt: Sie sind einfacher zu installieren und zu bedienen als kabelbasierte Systeme.
- MobilitĂ€t: Sie sind mobiler als kabelbasierte Systeme und können ĂŒberall eingesetzt werden.
- FlexibilitÀt: Die Systeme sind flexibler als kabelbasierte Systeme, da sie einfacher erweitert werden können.
- Kostenersparnis: Sie sind oft kostengĂŒnstiger als kabelbasierte Systeme.
Nachteile funkbasierter Systeme
- StabilitÀt: Sind instabiler und haben eine höhere Ausfallrate als kabelbasierte Systeme.
- Geschwindigkeit: Die Systeme können Daten nur langsamer ĂŒbertragen als kabelbasierte Systeme.
- Sicherheit: Funkbasierte Systeme sind weniger sicher als kabelbasierte Systeme und können anfĂ€lliger fĂŒr Hackerangriffe und Funk-Jammer sein, welche das Netzwerk auĂer Betrieb setzen können.
- KapazitÀt: Funkbasierte Systeme können weniger GerÀte gleichzeitig verwalten als kabelbasierte Systeme.
- Reichweite: Funkbasierte Systeme haben eine begrenzte Reichweite und Signale können durch WĂ€nde und andere Hindernisse beeintrĂ€chtigt werden. Stahlbetondecken, FuĂbodenheizungen und Elektroinstallationen schirmen Funksignale oft komplett ab, sodass man zu LAN- oder Powerline-basierten Repeatern greifen muss.
- Störungen: Funkbasierte Systeme können durch andere GerĂ€te oder Funknetze beeintrĂ€chtigt werden, was zu Störungen fĂŒhren kann.
433 MHz
Bei 433 MHz handelt es sich um eine Frequenz im Bereich der Funktechnologie, die vor allem fĂŒr den Einsatz in der GebĂ€udeautomation und im privaten Smarthome verwendet wird. Niemand baut ernsthaft ein neues Smarthome basierend auf dieser Technologie auf. Solche Systeme sind meistens ĂŒber Jahre hinweg historisch gewachsen.
Das bedeutet aber nicht, dass GerĂ€te mit 433 MHz keine Einsatzberechtigung mehr hĂ€tten. Ich selbst benutze die erschwinglichen und extrem energieeffizienten TĂŒr- und Fensterkontakte von Golden Security, denn irgendwann kann man ein Smarthome einfach nicht mehr vor sich selbst finanziell darstellen. Anschaffungskosten und Energiebedarf eines Smarthomes mĂŒssen sich mit dem Energieeinsparungspotenzial wenigstens grob die Waage halten, sonst ist ein Smarthome nur ĂŒberflĂŒssiger Luxus.
- Findet Anwendung bei Sensoren wie Rauch-, Hitze-, Kohlenmonoxid-Melder sowie die Steuerung von RolllÀden, Markisen, Beleuchtung und sonstigen Funkaktoren.
- Die Latenz liegt im Mittelfeld der Funkstandards.
- Sie findet in einfachen GerĂ€ten Verwendung, die nur bei Bedarf aktiv sind, wie z.B. TĂŒr- und Fenstersensoren
- Wie der Name bereits andeutet, arbeiten kompatible GerÀtschaften mit 433 MHz
- Der Energieverbrauch ist gering.
- Die Sicherheit und VerschlĂŒsselung ist marginal, da die Ăbertragungen oft unverschlĂŒsselt erfolgen und von Dritten leicht mitgelesen werden können.
- Reichweite in GebÀuden: ca. 30 m
- Es ist möglich, mehrere gĂŒnstige LAN-Bridges zu verwenden, um die Reichweite zu erhöhen.
- Die Höchstzahl der Clients ist nur durch die Seriennummern der GerÀte begrenzt.
- Pro: Geringer Energieverbrauch, leicht einzurichten und zu bedienen, niedriger Anschaffungspreis
- Contra: Niedrige Sicherheit und sehr geringe DatenĂŒbertragungsraten
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
Bluetooth LE (BLE)
BLE (Bluetooth Low Energy) ist eine spezielle Variante von Bluetooth, die entwickelt wurde, um GerĂ€te zu verbinden, die einen geringen Stromverbrauch haben. Einige GerĂ€te, die eigentlich mit anderen Technologien funktionieren, benutzen Bluetooth aber fĂŒr die Verbindung zum Smartphone bei der Ersteinrichtung, da dies die benutzerfreundlichste Möglichkeit darstellt und keinerlei Konfigurationsaufwand seitens des Users verspricht.
- Die Verbindung von Fitness-Trackern, Smartphones und anderen mobilen GerĂ€ten sind typische Anwendungen. BLE wird im Smarthomebereich meistens fĂŒr Sensoren wie Hygro-Thermometer, Rauchmelder oder Fenster- und TĂŒrkontakte verwendet, die nur sporadisch Daten ĂŒbertragen mĂŒssen und ansonsten offline sind.
- Die Ăbertagungsfrequenz liegt bei 2,4 GHz.
- BLE ist in der Regel mit anderen Bluetooth-GerÀten kompatibel.
- Der Stromverbrauch ist gering.
- Sicherheit und VerschlĂŒsselung sind in der Regel und im Vergleich recht hoch. Die neuesten Bluetooth-Standards unterstĂŒtzen den Advanced Encryption Standard (AES).
- Reichweite in GebÀuden: ca. 10 m
- Repeater sind möglich, die Anzahl hÀngt vom Repeatertyp und dem verwendeten System ab. Kabelgebundene Repeater ermögliche eine effektivere Erweiterung als Funksysteme, bei denen die ZuverlÀssigkeit und die Datenrate mit der Entfernung rapide abnimmt.
- Die maximale Anzahl der Clients ist unklar. Vermutlich von 7 bis zu 255 oder mehr GerÀte. BLE ist im Smarthomebereich kein weitverbreiteter Standard.
- Pro: Geringer Energieverbrauch, einfache Installation und Bedienung, breite UnterstĂŒtzung durch GerĂ€tehersteller.
- Contra: Verglichen mit anderen drahtlosen Technologien ist die Reichweite begrenzt.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
- Amazon (Echo-Devices)
- Apple (HomeKit-zertifizierte GerÀte)
- Google (Nest)
- IKEA (TrÄdfri)
- LG (SmartThinQ-HaushaltsgerÀte)
- Philips Hue
- Samsung (SmartThings-HaushaltsgerÀte)
- Xiaomi (Mi Home)
DECT-ULE
DECT-ULE (Digital Enhanced Cordless Telecommunications – Ultra Low Energy) ist eine Funktechnologie fĂŒr schnurlose Telefone und Smart-Home-GerĂ€te. DECT-ULE ist eine Weiterentwicklung von DECT, die weniger Energie verbraucht als konventionelle DECT-GerĂ€te.
- Typische Anwendungen im Smart-Home-Bereich sind unter anderem Smart-Home-Sensoren und -Schalter.
- Der Energieverbrauch ist gering, und es ist auch ein Batteriebetrieb möglich.
- Durch die VerschlĂŒsselung der Daten bietet DECT-ULE eine sichere Ăbertragung.
- Nutzt die FrequenzbÀnder 1,8 GHz bis 1,9 GHz.
- Reichweite ca. 30 m in GebÀuden und ca. 200 m im Freien.
- Zur Erhöhung der Reichweite ist der Einsatz von Repeatern möglich.
- Unklar ist die maximal mögliche Anzahl von Clients.
- Pro: Niedrige Latenz, sichere Ăbertragung.
- Contra: Probleme bei der KompatibilitÀt mit DECT ULE-GerÀten anderer Hersteller.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
- AVM (FRITZ!)
- Gigaset
- Panasonic
- und viele weitereâŠ
EnOcean
EnOcean ist eine Funktechnologie zur Ăbertragung von Energie und Daten in Smarthome Systemen. Sie nutzt Energie aus der Umgebung wie Licht, Bewegung oder TemperaturĂ€nderungen, um GerĂ€te und Sensoren ohne Batterien oder externe Stromversorgung zu betreiben. Typische Anwendungen sind Schalter, TĂŒrsensoren und Fensterkontakte.
- EnOcean wird vor allem in der GebÀudeautomatisierung und in Smarthome-Systemen eingesetzt.
- Der Energieverbrauch ist so gering, dass die GerÀte Energie aus der Umgebung beziehen können.
- Die Sicherheit von EnOcean wird durch ein sicheres Protokoll und die VerschlĂŒsselung der DatenĂŒbertragung gewĂ€hrleistet. Allerdings nicht bei allen GerĂ€ten.
- Es werden Frequenzen im Bereich von 868 MHz verwendet.
- Die Reichweite innerhalb von GebÀuden ist abhÀngig von der Umgebung und kann bis zu 30 m betragen,
- Der Einsatz von Repeatern ist möglich
- Die maximale Anzahl der Clients ist theoretisch unbegrenzt.
- Pro: Extrem niedriger Energieverbrauch, keine Batterien oder externe Stromversorgung erforderlich.
- Contra: Die Technologie ist nicht so weitverbreitet wie andere Funkprotokolle, daher ist die Vielfalt an GerĂ€ten und Anbietern eher gering. Die Ăbertragungsraten sind nicht so hoch wie bei anderen Technologien. Hohe Preise.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
HomeMatic IP
HomeMatic IP ist ein Smart-Home-System, das auf der 868 MHz-Funktechnologie basiert. Der Unterschied zwischen HomeMatic und HomeMatic IP ist, dass die SmarthomegerĂ€te ĂŒber eine IP angesprochen werden, was AnfĂ€ngern die Verwaltung erleichtern soll.
- Es dient der Automatisierung und Steuerung einer Vielzahl von GerÀten wie Lichtschaltern, Thermostaten und Sicherheitseinrichtungen in einem GebÀude. Es wird hÀufig in privaten WohngebÀuden eingesetzt.
- Der Energieverbrauch von HomeMatic IP ist gering, da die meisten GerÀte batteriebetrieben sind.
- FĂŒr die Sicherheit sorgt eine AES-VerschlĂŒsselung der DatenĂŒbertragung und ein Passwortschutz fĂŒr die Steuerung der GerĂ€te.
- HomeMatic-IP nutzt fĂŒr die DatenĂŒbertragung die Frequenzen 868 MHz.
- Die Reichweite in GebÀuden variiert je nach Bauart und Hindernissen, kann aber in der Regel ca. 30 m betragen.
- Zur Erhöhung der Reichweite können Repeater eingesetzt werden.
- Bis zu 250 GerÀte können gleichzeitig angeschlossen werden.
- Pro: Einfache Installation und Bedienung. Gute UnterstĂŒtzung durch Hersteller und Community. Extrem weiterverbreitetes und sicheres System mit einer langjĂ€hrigen Historie
- Contra: Mögliche KompatibilitÀtsprobleme mit anderen Smart-Home-Systemen im gleichen Frequenzbereich. Hohe Hardware- und Installationskosten, da eine eigene Zentrale erforderlich ist.
Es gibt nur einen Anbieter fĂŒr HomeMatic, das deutsche Unternehmen EQ-3 (ELV)
- ELV (EQ-3)
KNX-RF
Bei KNX-RF handelt es sich um eine Variante von KNX, dem weltweiten Standard fĂŒr die GebĂ€udeautomation. Er basiert auf Funkverbindungen, was die Installation vereinfacht.
- Die Steuerung von Licht, Heizung, RolllÀden, Sicherheitssystemen und anderen GerÀten sind typische Anwendungen im Smarthome.
- KNX-RF wird in vielen Bereichen der GebÀudeautomation eingesetzt und ist besonders in Gewerbe- und IndustriegebÀuden weitverbreitet.
- Da die GerÀte in der Regel nur bei Bedarf aktiv sind, ist der Energieverbrauch von KNX-RF gering.
- Ferner bietet es ein hohes MaĂ an Sicherheit durch VerschlĂŒsselung und Authentifizierung.
- Es nutzt das 868 MHz-Band.
- Die Reichweite innerhalb von GebÀuden variiert in AbhÀngigkeit von der Umgebung und kann bis zu 30 m betragen.
- Zur Erhöhung der Reichweite können Repeater eingesetzt werden.
- Die maximale Anzahl möglicher Clients betrÀgt 255 GerÀte.
- Pro: Einfache Installation ohne Datenkabel, geringer Stromverbrauch und gute Sicherheit.
- Contra: Hohe Kosten fĂŒr Erstinstallation und GerĂ€te, erfordert Fachkenntnisse fĂŒr Konfiguration und Wartung. Mögliche Interferenzen mit anderen FunkgerĂ€ten im gleichen Frequenzband
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
Thread
Thread ist ein drahtloses Mesh-Netzwerkprotokoll, das speziell fĂŒr den Einsatz in Smarthome-Systemen entwickelt wurde. Es wurde von der Thread Group, einem Konsortium von Unternehmen aus der Technologie- und Smart-Home-Industrie, ins Leben gerufen und ist ein offener Standard, der von vielen namhaften Herstellern unterstĂŒtzt wird.
- Thread kann fĂŒr die Steuerung von Beleuchtungssystemen und Klimaanlagen im Smarthome eingesetzt werden.
- Vergleichsweise hohe Latenz, aber besser als Bluetooth.
- Es wird von vielen Smarthome-Systemen wie Amazon Alexa, Google Home, Apple HomeKit und Samsung SmartThings unterstĂŒtzt.
- Thread wurde speziell fĂŒr den Einsatz in batteriebetriebenen GerĂ€ten entwickelt, die eine lange Batterielebensdauer erfordern.
- Thread verfĂŒgt ĂŒber mehrere Sicherheitsfunktionen wie VerschlĂŒsselung und Authentifizierung, um den Schutz von GerĂ€ten und Daten im Smarthome-Netzwerk zu gewĂ€hrleisten.
- Thread nutzt das 2,4-GHz-Frequenzband, das auch von anderen drahtlosen Technologien wie Wi-Fi, Bluetooth und Zigbee verwendet wird. Obwohl Thread dasselbe Frequenzband wie Wi-Fi und andere Technologien nutzt, werden Interferenzen mit anderen 2,4-GHz-Systemen durch ein spezielles Frequenzmanagement minimiert.
- Die Reichweite innerhalb eines Hauses betrÀgt etwa 30 bis 50 Meter, wobei jeder Thread-fÀhige Knoten (Router oder EndgerÀt) als Repeater fungieren kann, um die Reichweite des Mesh-Netzwerks zu erhöhen.
- Als Thread-Bridge können GerÀte mit WLAN oder LAN-Anschluss verwendet werden, die Thread beherrschen. Aktuelle Appe TV zum Beispiel.
- Die maximale Anzahl von GerĂ€ten betrĂ€gt 250 StĂŒck.
- Pro: Lange Batterielebensdauer, hohe Sicherheit durch VerschlĂŒsselung und Authentifizierung, groĂe Anzahl von GerĂ€ten – ideal fĂŒr komplexe Smarthome-Umgebungen.
- Contra: deutlich teurer als andere Smarthome-Protokolle
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
UWB
UWB ist die AbkĂŒrzung fĂŒr „Ultra-Wideband“. UWB nutzt ein extrem breites Spektrum an Funkfrequenzen mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz und kann daher Daten mit sehr hoher Geschwindigkeit, aber nur ĂŒber kurze Distanzen ĂŒbertragen. Im Gegensatz zu herkömmlichen drahtlosen Ăbertragungstechnologien wie Wi-Fi und Bluetooth, die hauptsĂ€chlich auf der Ăbertragung von Signalen basieren, nutzt UWB Energieimpulse, um Informationen zu ĂŒbertragen.
Ein Puls ist ein kurzer elektrischer Impuls. Ein Signal hingegen ist ein kontinuierliches elektrisches Signal, wie eine Sinuswelle, das Informationen oder Daten trÀgt. Dadurch kann UWB auch in störungsintensiven Umgebungen wie Industrieanlagen oder stark frequentierten Bereichen eingesetzt werden.
Hindernisse beeintrĂ€chtigen die Reichweite nicht, was ich persönlich als sehr gruselig und … diffus ungesund empfinde.
UWB-GerĂ€te können radioastronomische Einrichtungen stören und die Beobachtung extraterrestrischer Objekte beeintrĂ€chtigen. Radioastronomen betrachten UWB-Dienste als eine der gröĂten Bedrohungen fĂŒr ihre Arbeit. Aber fĂŒr ein bisschen Komfort sollten wir auch in Kauf nehmen können, wenn uns ein Meteorit auf den Kopf fĂ€llt, oder? Du fragst Dich, ob ich UWB nicht mag? Ach was?
- Diese Technologie steht in direkter Konkurrenz zu NFC und Bluetooth, zu den möglichen Anwendungen von UWB gehören daher Dienste mit sehr hoher Datenrate ĂŒber kurze Entfernungen. Insbesondere der Austausch von Videodaten zwischen AbspielgerĂ€ten und Monitoren/Fernsehern). Aber auch Bewegungsmelder durch WĂ€nde hindurch können mit UWB realisiert werden. Bekannt sind aber vor allem kostengĂŒnstige und energieeffiziente Tracker wie z.B. Apple Air Tags.
- UWB hat in der Regel eine sehr geringe Latenzzeit, die im Nano- bis Mikrosekundenbereich liegt.
- Der Energieverbrauch ist sehr niedrig.
- Die Sicherheit ist hoch.
- Der Frequenzbereich betrĂ€gt 3,1 – 10,6 GHz
- Die Reichweite ist durch die Sendeleistung begrenzt, weniger durch Hindernisse. Sie kann bis zu 50 Meter betragen.
- UWB hat keine begrenzte Anzahl von Clients.
- Pro: Hohe Genauigkeit bei der Positionsbestimmung von GerÀten, hohe Bandbreite, geringe Interferenzen und sehr geringe Latenzzeiten.
- Contra: Massive Störung von Radioteleskopanwendungen.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
WLAN
WLAN (Wireless Local Area Network) ist eine Technologie zur drahtlosen DatenĂŒbertragung innerhalb eines GebĂ€udes oder einer Wohnung. Sie wird hĂ€ufig in Smart-Home-Systemen verwendet, um GerĂ€te und Sensoren ĂŒber eine mobile Anwendung oder eine Smart-Home-Zentrale zu steuern und Daten auszutauschen.
- Typische Anwendungen im Smarthome sind die Steuerung von Beleuchtung, Heizung, Klimaanlage, TĂŒrschlössern und anderen GerĂ€ten, die Ăberwachung von Kameras und die Ăbertragung von Sensordaten.
- Die Latenz ist die schlechteste im Vergleich, je nach Auslastung des WLANs.
- WLAN wird in vielen verschiedenen Smarthome-Systemen verwendet, darunter Amazon Alexa und Google Home. Apple HomeKit, Samsung SmartThings und andere Systeme benötigen eine Bridge, um sich mit dem Heimnetzwerk zu verbinden.
- Der Energieverbrauch von batteriebetriebenen WLAN-GerÀten ist in der Regel gering, da sie meist mit einer C123-Batterie betrieben und nur dann aktiviert werden, wenn sie benötigt werden.
- Die Sicherheit von WLAN-Systemen hĂ€ngt von der Art der VerschlĂŒsselung und der PasswortstĂ€rke ab. Es wird empfohlen, eine WPA2-VerschlĂŒsselung und ein starkes Passwort zu verwenden, um Unbefugten den Zugang zum Netzwerk zu verwehren. Trotzdem ist die Sicherheit von WLAN eher im Mittelfeld angesiedelt.
- 5 GHz WLAN oder WPA3 funktionieren mit den allermeisten GerÀten nicht.
- WLAN im Smarthome verwendet in der Regel Frequenzen im Bereich von 2,4 GHz.
- Die Reichweite in GebÀuden hÀngt von vielen Faktoren ab, wie z. B. der Bausubstanz, der Anzahl der WÀnde und der Position des Routers. Im Allgemeinen betrÀgt die Reichweite in InnenrÀumen etwa 30 Meter, kann aber durch den Einsatz von Repeatern erhöht werden.
- Die maximale Anzahl der Clients hÀngt von der Leistung des Routers ab.
- Pro: Weit verbreitet und von vielen GerĂ€ten unterstĂŒtzt. Einfach einzurichten und zu bedienen. Sehr hohe DatenĂŒbertragungsraten möglich.
- Contra: AnfĂ€llig fĂŒr Störungen durch andere elektronische GerĂ€te. In GroĂstĂ€dten oder groĂen MehrfamilienhĂ€usern stören sich die WLANs gegenseitig. Kann leicht von Hackern angegriffen werden, wenn keine ausreichenden Sicherheitsvorkehrungen getroffen wurden. Die Reichweite kann durch die Bauweise des GebĂ€udes, Stahlbetondecken, FuĂbodenheizungen oder Metallfolien beeintrĂ€chtigt werden. Dies gilt aber fĂŒr alle Funknetzwerk-Technologien gleichermaĂen.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
Zwave
Z-Wave ist eine proprietĂ€re Funkschnittstelle, die hauptsĂ€chlich fĂŒr die Automatisierung und Steuerung von Smarthome-GerĂ€ten verwendet wird.
- Typische Smarthome-Anwendungen sind die Steuerung von Beleuchtung, Heizung, Klimaanlage, Jalousien und TĂŒren/Fenstern.
- Die Latenz ist besser als bei WLAN aber schlechter als bei Zigbee
- Z-Wave wird in vielen Smart-Home-Systemen eingesetzt, unter anderem in Smart-Home-Gateways und -Hubs von Herstellern wie Samsung SmartThings, Fibaro, HomeSeer und Vera.
- Der Energieverbrauch von Z-Wave-GerÀten ist in der Regel gering, da die meisten GerÀte batteriebetrieben sind oder einen geringen Stromverbrauch haben.
- Z-Wave bietet starke VerschlĂŒsselung und Sicherheit durch die Verwendung von AES-128-VerschlĂŒsselung.
- Z-Wave arbeitet auf einer Frequenz von 908,4 MHz und hat eine reale Reichweite von bis zu 30 Metern in GebÀuden und bis zu 100 Metern im Freien.
- Repeater sind möglich und erhöhen die Reichweite
- Bis zu 232 GerÀte können angeschlossen werden.
- Pro: Einfache Installation und Konfiguration, groĂe Auswahl an kompatiblen GerĂ€ten, geringer Stromverbrauch, starke VerschlĂŒsselung.
- Contra: Reichweite kann durch Hindernisse beeintrÀchtigt werden, kann teurer als andere Technologien, wie WLAN sein.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
Zigbee
Zigbee ist ein Funkprotokoll, das vor allem fĂŒr die Kommunikation von GerĂ€ten im Smarthome eingesetzt wird.
- Es wird hauptsĂ€chlich fĂŒr die Steuerung von Beleuchtung, Thermostaten, Steckdosen, Sensoren und anderen GerĂ€ten verwendet.
- Es hat eine geringere Latenz als WLAN und ZWave.
- Zigbee wird in vielen Smarthome-Systemen wie Amazon Echo Plus, Samsung SmartThings und Phillips Hue, aber auch Tuya verwendet.
- Der Energieverbrauch von Zigbee-GerÀten ist gering, da sie in der Regel auf Batteriebetrieb ausgelegt sind.
- Zigbee verwendet die 2,4-GHz-Frequenz, die auch von vielen anderen Funktechnologien wie WiFi und Bluetooth genutzt wird. Dies kann jedoch zu Interferenzen fĂŒhren und die Reichweite beeintrĂ€chtigen.
- Zigbee hat eine gute Reichweite in GebÀuden und ermöglicht den Einsatz von Repeatern, um die Abdeckung zu erhöhen.
- Die maximale Anzahl der möglichen Clients variiert je nach Implementierung, aber in der Regel können mehrere Dutzend GerÀte gleichzeitig verbunden sein.
- Die Sicherheit und VerschlĂŒsselung von Zigbee ist gut, aber es gibt einige bekannte SicherheitslĂŒcken. Es gibt auch keine StandardverschlĂŒsselung, sondern verschiedene Implementierungen.
- Pro: Geringer Energieverbrauch und gute Sicherheit und VerschlĂŒsselung. KompatibilitĂ€t mit vielen Smarthome-Systemen. Lange Batterielaufzeit. GĂŒnstig in der Anschaffung.
- Contra: Reichweite kann durch GebÀudestrukturen eingeschrÀnkt sein. Kann andere GerÀte in der Umgebung stören, z. B. WLAN oder Bluetooth. Anzahl der möglichen Clients variiert je nach Zigbee-Profil. Schwierigkeiten bei der Installation und Konfiguration möglich.
Typische Hersteller von GerÀten mit dieser Technologie sind unter vielen anderen:
Funksysteme im Vergleich
Technologie | Reichweite (im Einfamilienhaus) | DatenĂŒbertragungsrate | Latenz (in ms) | Sicherheit | Energieverbrauch |
433 MHz | 30-100 | Bis zu 10 kbs | Bis zu 10 | Sehr gering | Niedrig |
Bluetooth | Bis zu 100 | Bis zu 2 Mbps | Bis zu 200 | Mittel | Niedrig |
DECT-ULE | Bis zu 300 | Bis zu 120 kbs | Bis zu 2 | Mittel | Mittel |
---|---|---|---|---|---|
EnOcean | Bis zu 30 | Bis zu 10 kbs | Bis zu 5 | Mittel | Sehr niedrig |
HomeMatic | Bis zu 300 | Bis zu 1 Mbps | Bis zu 10 | Mittel | Mittel |
KNX-RF | Bis zu 400 | Bis zu 125 kbs | Bis zu 2 | Hoch | Niedrig |
LTE-M | Bis zu 15 km | Bis zu 1 Mbps | Bis zu 50 | Hoch | Mittel |
Sigfox | Bis zu 15 km | Bis zu 140 bps | Bis zu 10 | Gering | Sehr niedrig |
Thread | Bis zu 50 | Bis zu 150 kbps | Bis zu 100 | Hoch | Niedrig |
UWB | Bis zu 50 | Bis zu 1.320 Mbps | Bis zu 1 | Hoch | Niedrig |
WLAN | Bis zu 120 | Bis zu 450 Mbps | Bis zu 10 | Mittel | Mittel |
Zigbee | Bis zu 20-30 | Bis zu 250 kbps | Bis zu 5 | Mittel | Niedrig |
Z-Wave | Bis zu 100 | Bis zu 40 kbps | Bis zu 10 | Mittel | Niedrig |
Bemerkung: Die Werte können je nach Umgebung und Anwendung variieren. Die Tabelle dient nur als allgemeiner Vergleich.
Geteilte Frequenzen
Folgende Systeme können sich ins Gehege kommen (UWB zÀhlt nicht dazu):
433 MHz | 433 MHz |
Z-Wave | 868 MHz |
HomeMatic | 868 MHz |
KNX-RF | 868 MHz |
EnOcean | 868 MHz |
Sigfox | 900 MHz |
LTE-M | 900 MHz |
DECT-ULE | 1,9 GHz |
Zigbee | 2,4 GHz |
Bluetooth | 2,4 GHz |
Thread | 2,4 GHz |
WLAN | 2,4 GHz |
Kosten
Hier ist eine Liste nach Anschaffungskosten fĂŒr verschiedene Smarthome Technologien, von den gĂŒnstigsten bis zu den teuersten:
- 433MHz-Systeme â Sind am gĂŒnstigsten, obwohl eine Bridge verwendet werden muss.
- Bluetooth â Sind oft gĂŒnstig, da viele GerĂ€te bereits ĂŒber Bluetooth-FĂ€higkeiten verfĂŒgen und keine zusĂ€tzlichen GerĂ€te benötigt werden.
- WLAN-Systeme sind ebenfalls kostengĂŒnstig, da viele GerĂ€te bereits ĂŒber WLAN-FĂ€higkeiten verfĂŒgen und keine zusĂ€tzlichen GerĂ€te benötigt werden.
- UWBÂ â ist bezahlbarer Kram und ist gerade auf dem Sprung in alles eingebaut zu werden, was Menschen gerne verlieren.
- Zigbeeâ Ist etwas teurer als Bluetooth- und WLAN-basierte Systeme, da ein spezieller Hub oder eine Bridge erforderlich ist, um die GerĂ€te miteinander zu verbinden.
- Z-Wave â Ist ebenfalls etwas teurer als Bluetooth- und WLAN-basierte Systeme, da vor allem die Bridges recht teuer sind.
- Thread â Kam nie so richtig aus dem Quart und wurde nur von hochpreisigen Anbietern hergestellt. Deswegen sind die Preise recht hoch.
- DECT-ULE-Systeme sind noch teurer, da es nur wenige, meist hochpreisige Hersteller gibt.
- EnOcean â Sind teurer als DECT-ULE-basierte Systeme, da sie oft fĂŒr professionelle Nischenanwendungen entwickelt werden.
- HomeMatic-Systeme sind teurer als EnOcean-basierte Systeme, da sie nur von einem Hersteller stammen und fĂŒr den Einsatz in komplexen GebĂ€uden und Anwendungen optimiert sind.
- KNX-RF-Systeme sind mit weitem Abstand die teuersten der genannten Technologien, da sie fĂŒr den Einsatz in gewerblichen und industriellen Anwendungen optimiert sind.
Bildnachweis
Bild von Peggy und Marco Lachmann-Anke auf Pixabay
Wenn man z.B. einen Zigbee 3.0 USB-Stick im NUC stecken hat (bei mir mit Home Assistant) kann man auch das IKEA TRADFRI Gedöns benutzen. Es gibt Unmengen an smarten Kram auch Tasmota, Osram, Philips die mit dem Stick ansteuerbar sind. Hier ist ein Link dazu, eine feine Datenbank: https://zigbee.blakadder.com/
Vorteil ist ja ganz klar das man nicht von jedem Hersteller ein Gateway kaufen muss, sondern nur den Stick braucht aber Ikea hat recht gĂŒnstige Schalter, Lampen und Steckdosen die hervorragend funktionieren und die GerĂ€te kommunizieren miteinander und erweitern das Netzwerk automatisch
Habe den Tipp unter den passenden Beitrag verschoben. đ
Ich habe zwar einen Zigbee-Stick, aber keine passenden GerĂ€te. ZufĂ€llig in der Bucht ein Angebot gesehen, das zu gut war. Haben ist besser als brauchen. đ