relevante Funkstandards

Will man die Funkstandards, die zuhause verwendet werden können, miteinander vergleichen, so lassen sich folgende Kriterien dafür bestimmen:

• Sicherheit
• Reichweite
• Energieverbrauch

Anhand dieser Kriterien, versuche ich mal die relevanten Funkstandards nachfolgend einzuordnen.

WLAN (2,4 GHz)

WLAN oder WiFi hat fast Jeder zuhause. Entsprechend einfach ist es, Komponenten, die einen der Standards unterstützen, ins SmartHome-Netz einzubinden. In einem gesonderten Beitrag will ich genau auf die verschiedenen Standards eingehen. Bei den modernen Standards sind bereits gute Sicherheitsmechanismen implementiert. Derzeit lässt sich diese Technik (wenn du sie denn richtig konfigurierst) als sehr sicher einstufen.

Die Reichweite hängt neben den baulichen Gegebenheiten vor allem vom Energieverbrauch ab. Daher will ich die Reichweiten auf freiem Feld miteinander vergleichen. Bedenke dabei immer, dass du innerhalb von Räumen und raumübergreifend weniger Reichweite haben wirst. Besonders Metall und dicke Wände werden die Sendeleistung beeinträchtigen.

Der Gesetzgeber hat eine maximale Sendeleistung von 100 Milliwatt (0,1 Watt) in dem Frequenzbereich festgelegt. In der Theorie sind damit 300m möglich. In der Praxis kommen sehr viele beeinflussende Faktoren hinzu. Die Anzahl der Geräte, die auf der Frequenz mitsenden oder auf einem nahen Kanal daneben senden und stören, Bäume, Erhebungen, innerhalb von Gebäuden die genannten baulichen Einflüsse und letztlich die Geschwindigkeit, die man gerne haben möchte. Für weit entfernte Geräte wird die Sendegeschwindigkeit reduziert und das bremst dein Netzwerk weiter aus. WLAN wirst du überwiegend zur schnellen Übertragung von Daten verwenden, Filme und Musik. Smarthome-Geräte senden und empfangen häufig nur geringfügige Daten. Willst du z.B. 30+ WLAN-fähige Lampen in dein Netz integrieren wollen, wird es sich mit starken Leistungseinbußen bedanken. Rechne mit 10-25m Reichweite in der Praxis.

WLAN (5 GHz)

Der 5 GHz-Standard verwendet gegenüber dem 2,4 GHz-Netz eine größere Frequenzbandbreite, eine höhere Frequenz und darf 1W Sendeleistung haben. Aufgrund der höheren Frequenz allerdings, sind oben genannten Einflüsse noch stärker präsent. In der Praxis ist die Reichweite geringer, die Übertragungsraten jedoch höher. Und der Energieverbrauch. Klare Empfehlung: 5 GHz-Netze sind denkbar ungeeignet für die Anforderungen von Smarthome-Komponenten.

Bluetooth

Viele Smarthome-Geräte unterstützen Bluetooth. Es ist inzwischen recht energiearm und benötigt keine Zentralen. Damit sind sie super auch für Laien mal eben einzusetzen. Allerdings bedeutet das auch fehlender Komfort und häufig lassen sich diese Geräte nicht in ein Gesamtkonzept einbauen. Oft ist Bluetooth allerdings nicht der einzige Standard, der von den Geräten unterstützt wird, sodass sie eben für diese Variante, aber auch für aufwändigere Umgebungen geeignet sind.

433MHz

433MHz sind erstmal kein Standard, sondern nur eine mögliche Frequenz. Ich habe bereits mit verschiedenen 433MHz-Empfängern herumexperimentiert, weil die Frequenz viel Reichweite bei geringerem Einfluss baulicher Maßnahmen profitieren. Anwendungsbeispiele könnten entferntere Outdoor-Sensoren sein, welche ins Haus Daten senden sollen. Nachhaltigen Erfolg mit der Einbindung diverser Geräte konnte ich allerdings nicht erzielen. Ausschließlich zwischen gleichen Sendern/Empfängern.

Außerdem senden viele Geräte generell auf dieser Frequenz und daher halte ich sie für etwas Störanfällig. In der Praxis habe ich mit einem Empfänger tatsächlich in unregelmäßigen Minutenabständen Übertragungswerte abhören können.

868MHz

Ebenos wie 433MHz ist 868 MHz eine Frequenz. Auch hier können sich verschiedene Standards tummeln. Garagentore z.B. sind hier steuerbar. 868MHz verspricht hohe Reichweiten von mehreren 100m. Der Standard LoRa verspricht sogar mehrere Kilometer. Für bestimmte Smart-Home-Projekte ist der Standard geeignet. Für die Mehrheit kann ich jedoch nicht den Richtigen Nutzen erkennen.

ZigBee

ZigBee wurde konkret für Smart-Home-Geräte entwickelt. Und hat sich für mich als mein favorisierter Standard in dem Bereich manifestiert. Das hat mehrere Gründe. Zunächst ist ZigBee in der Lage mehrere Frequenzbänder zu unterstützen (433MHz, 868MHz, 2,4GHz), darüber hinaus ist der Standard auch besonders benutzerfreundlich. ZigBee benötigt eine eigene Zentrale. Das kann die Hue Bridge, bestimmte Modelle des Amazon Echo oder bei anderen Herstellern auch eigens benannte Geräte sein. Diese sind manchmal mehr, manchmal weniger untereinander kompatibel. Doch auch für diese Kompatibilitätsprobleme gibt es eine Lösung. Und die heißt ZigBee2MQTT, welche eine wirklich große Anzahl an Geräten unterstützt und darüber hinaus OpenSource zu bekommen ist. Voraussetzung dafür ist ein günstiges Stück Hardware.

Der Hauptvorteil des Standards allerdings ist das Relais-Konzept. Viele ZigBee-Geräte (überwiegend die Geräte, die permanent mit Netzstrom versorgt werden) arbeiten als ZigBee-Router. Wie ein WLAN-Repeater leiten sie das Signal eines anderen Zigbee-Gerätes einfach weiter bis zum Koordinator. Das eigene Zigbee-Netz wird auf diese Weise vergrößert, ohne allerdings unnötig weit über die eigenen Grundstücksgrenzen hinaus zu senden. Darüber hinaus ist es auch wieder sehr energiesparend. Die Reichweiten zwischen einzelnen Geräten werden häufig mit ~20m angegeben.

Z-Wave

Das proprietäre Gegenstück zu ZigBee ist Z-Wave. Der strenge Zertifizierungsprozess Zwingt Hersteller dazu, Interoperabilität zu gewährleisten. Z-Wave ist noch einmal weniger Energiehungrig als ZigBee und leistet langsamere Datenübertragungen auf größere Entfernungen, da es ausschließlich auf Frequenzen um 908MHz arbeitet. Für Käufer, die an weniger Aufwand für mehr Geld und garantierten Funktionalitäten interessiert sind, ist Z-Wave der interessantere Standard. Ich bin gerne Bastler und genieße die Flexibilität von ZigBee und werde Z-Wave aus diesem Grund nicht verwenden.