Z Wave vs Zigbee | Was ist Besser für ein Smart Home?

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Geht es um die Einrichtung deines Hauses als Smart Home, ist Funktechnologie gefragt. Gegenüber kabelgebundenen Verbindungen ist diese Technologie wesentlich flexibler, lässt sich einfacher und schneller nachrüsten und es gibt am Smart-Home-Hub keinen Kabelsalat. 

Inzwischen gibt es fünf Funkstandards, die bei der Einrichtung von Smart Homes genutzt werden: BlueTooth, W-LAN, EnOcean und selbstverständlich auch Z Wave und Zigbee. In diesem Vergleich erfährst du, in welchen Punkten sich Z Wave und Zigbee ähnlich sind und in welche sie sich deutlich voneinander unterscheiden. Der detaillierte Vergleich beschäftigt sich mit sämtlichen Vor- und Nachteilen.

Die Kurzfassung beim Vergleich zwischen Z Wave vs. Zigbee:

Für unbegrenzte Erweiterung, die Einbindung vieler Produkte und Energieeffizienz ist ZigBee der Favorit. Kommt es auf Reichweite und Stabilität des Funknetzes an, ist Z Wave die erste Wahl.

Z Wave

Die Funktechnologie von Z Wave wurde seit 2001 speziell für Smart Homes, und damit die Automatisation für Häuser und Wohnungen entwickelt. Die aktuelle Serie verfügt über fast 100 Meter Reichweite und das alles dank der genutzten Frequenzen, die um die 900 MHz betragen. 

Weil diese Frequenzen keine Überschneidungen mit der ebenfalls häufig genutzten Wi-Fi-Frequenzen haben, ist Z Wave relativ störungsfrei. Die Geschwindigkeit bei der Datenübertragung liegt zwischen 9,6 und 100 Kbit/s. Gut 700 Unternehmen haben sich mit ihren 2.400 Produkten auf die Z Wave Funktechnologie eingestellt. Sie garantieren, dass sämtliche Geräte auf jeden Fall miteinander operieren können.

ZigBee

Seit 2002 – und damit fast genauso lange wie Z Wave – gibt es den Funkstandard von ZigBee. Ursprünglich wurden mit diesem Begriff mehrere Funkprofile in denselben Frequenzbereichen bezeichnet. 

Da sie jedoch damals für ganz verschiedene Bereiche genutzt wurden, störten sie einander nicht und waren auch untereinander nicht kompatibel. Schließlich wurde mit ZigBee 3.0 im Jahr 2016 alles ganz anders. Sämtliche Funkprofile wurden zu einem Standard zusammengefasst. Damit sind sämtliche Geräte der Hersteller miteinander kompatibel. 

Weil der Funkstandard seit dieser Zeit das sogenannte Prinzip des „energy harvesting“ von EnOceans nutzt, sind die Geräte wesentlich energieeffizienter. Durch das Drücken eines Schalters oder einer anderen Quelle wird dabei die für die Übertragung der Daten benötigte Energie aus der direkten Umgebung gewonnen. Die Batterien in den Geräten haben daher eine lange Laufzeit. 

In das gesamte System von ZigBee lassen sich übrigens so viele Geräte integrieren, wie benötigt werden. Reicht die ursprünglich vorhandene Reichweite nicht aus, kann diese mit zusätzlichen Hubs erhöht werden. Der Funkstandard funkt mit einer Frequenz von 2,4 GHz und verfügt über eine Reichweite zwischen zehn und maximal 75 Metern. Weil die gleiche Frequenz auch für das gern genutzte und damit weit verbreitete Wi-Fi verwendet wird, ist sie für die Hersteller der Geräte relativ einfach zu implementieren. 

Daher sind die Geräte, welche ZigBee als Funkstandard nutzen, relativ günstig zu entwickeln. Leider lässt sich das Signal beispielsweise schon durch Regentropfen stören. Dagegen ist die Geschwindigkeit bei der Datenübertragung mit bis zu 250 Kbit/s relativ hoch.

Z Wave vs. ZigBee – Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Beide Funkstandards verfügen über eine Menge Gemeinsamkeiten. Bei beiden wird zum Beispiel das gleiche Sicherheitsprofil genutzt, eine AES-128-Verschlüsselung. Ebenso nutzen beide ein Mesh-Netzwerk. 

Da die Hersteller sowohl für Z Wave als auch für ZigBee die Standards übergreifend nutzen, scheinen beide Netzwerke gleichermaßen gut für jedes Smart Home geeignet. Allerdings stimmt das nicht ganz. Damit eine fundierte Entscheidung für oder gegen einen der beiden Funkstandards möglich ist, kommen hier noch einmal die Unterschiede:

ZigBee: Werden Z Wave und ZigBee direkt miteinander verglichen, ist ZigBee dank der höheren Übertragungsrate schneller und arbeitet energieeffizienter. Weil die Anzahl der Hubs unbegrenzt erhöht werden können, lässt sich das System beliebig groß erweitern.
Auch wenn deutlich weniger Hersteller Geräte mit dem ZigBee Funkstandard herstellen, reicht das gesamte Portfolio der angebotenen Produkte aus, ein Smart Home ausreichend zu versorgen. Die Verbindungen der Geräte unter- und miteinander sind störanfälliger, dafür sorgt die gleichzeitig fürs WiFi genutzte Frequenz für günstigere Preise. Besonders im Bereich der smarten Beleuchtung ist ZigBee im Einsatz, beispielsweise bei dem Lichtsystem Hue von Philips.

Z Wave: Der Funkstandard von Z Wave liefert ein stabiles Signal, selbst dann, wenn die räumlichen Verhältnisse eher ungünstig und komplex sind. Das liegt an der größeren Reichweite des Standards. Weil im privaten Smart Home-Bereich eher einfache und daher kurze Befehle und damit nur eine relativ geringe Menge an Daten übertragen werden müssen, wirkt sich die etwas geringere Übertragungsrate kaum aus.
Dafür lassen sich im Z Wave maximal vier Hubs einbinden. Für ein privates Smart Home reicht das normalerweise aus. Für den Funkstandard von Z Wave fertigen zahlreiche Unternehmen ihre Produkte. Während jedoch bei ZigBee nur die neueren Geräte ab 2016 kompatibel sind, können bei Z Wave auch ältere Versionen genutzt werden.

Ein kurzer direkter Vergleich: ZigBee ist als Funkstandard dann geeignet, wenn es darauf ankommt, dass viele Produkte genutzt werden und das Netz beliebig erweiterbar sein soll. Außerdem arbeitet ZigBee deutlich energiesparender. Für den Standard von Z Wave gibt es dagegen mehr Auswahl bei den Herstellern.
Weil das gesamte System von Z Wave weniger anfällig für Störungen ist, läuft es insgesamt stabiler und verfügt über eine größere Reichweite. Sind bereits Geräte vorhanden, die mit einer der beiden Funkstandards laufen, ist es in der Regel am einfachsten, auch dabei zu bleiben.

Darauf sollte bei Funkstandards für Smart Homes geachtet werden

Werden Geräte im Smart Home eingesetzt, müssen diese Daten übermitteln. Das geschieht per Funk und sollte dabei möglichst wenig Energie verbrauchen. Weil W-LAN zwar eine schnelle Übertragung von Daten gewährleistet, jedoch dafür viel Energie braucht, hat sich dieser Standard im Bereich der Smart Homes nicht durchgesetzt. 

Stattdessen werden Standards genutzt, bei denen nur geringe Mengen an Daten von den Sensoren verschickt werden müssen. Zu diesen gehören Z Wave und ZigBee. Weil für die Hersteller diese Standards frei zugänglich und offen sind, können sie diese für die Herstellung ihrer Produkte nutzen.

Es kommt auf stabile Verbindungen an

Stabile Verbindungen sind für das Smart Home wesentlich. Nur dann können die einzelnen Geräte ohne Störungen ihre Daten miteinander austauschen und kommunizieren. Das gilt für die Verbindung vom Handy ins Internet, das gilt auch für die Datenübertragung im Smart Home. Für den Austausch der Daten nutzen die Smart Home Systeme in der Regel niederfrequente elektromagnetische Wellen. 

Diese werden dafür so moduliert, dass sich Informationen darüber übertragen lassen. Die für den Funk entsprechend genutzten Frequenzen werden von der Bundesnetzagentur dafür vergeben. Die Standards im Bereich der Smart Homes nutzen dafür zum einen das Industrial, Scientific und Medical Band (ISM-Band), das den Bereich zwischen 2,4 und 2,5 Gigahertz nutzt, oder das Short Range Device (SRD-Band) zwischen 863 und 87o Megahertz. Damit die einzelnen Geräte direkt mit dem Tablet oder Smartphone gesteuert werden können, muss die dafür genutzte Funkfrequenz in ein W-LAN-Signal gewandelt werden. Die meisten Smart Home Systeme benötigen dafür eine Steuerzentrale, auch als Gateway oder Funkbrücke bezeichnet, die mit dem W-LAN-Router verbunden ist.

Offene und geschlossene Funkstandards

Sowohl Z Wave als auch ZigBee nutzen einen offenen Funkstandard. Das bedeutet, dass die dort zugrunde liegende Technologie für alle Hersteller zugänglich und frei nutzbar ist. Es gibt oft mehrere Unternehmen, in denen gemeinsam die dafür nötigen Protokolle entwickelt werden. 

Bei einem geschlossenen Funkstandard, auch als proprietärer Funkstandard bezeichnet, wird das Protokoll von einem einzigen Hersteller entwickelt und für seine eigenen Produkte genutzt. Damit können die Daten wesentlich sicherer übertragen werden. 

Allerdings sind die Nutzer dann an die Produkte des jeweiligen Herstellers gebunden, es sei denn, sie nutzen die Alexa App oder andere Apps als Verbindung. Weil bei einem offenen Funkstandard jeder einzelne Hersteller auch das Protokoll verändern kann, sind die Geräte in Ausnahmefällen nicht miteinander kompatibel.

Die unterschiedlichen Funkstandards miteinander verbinden

Wird das im Smart Home genutzte System offen eingerichtet, lassen sich auch ganz unterschiedliche Funkstandards miteinander verbinden und nutzen. Daher haben die Steuerzentralen von Homee oder Magenta die unterschiedlichen Standards integriert. 

Das gleiche funktioniert aber auch mit den Apps von Alexa, Google Assistant, Apple HomeKit, iHaus oder IFTTT. Eine zentrale App wertet die gesendeten Informationen aus und übersetzt diese für die jeweiligen Geräte und Sensoren. Die einzige Voraussetzung dafür ist, dass die genutzte App und die mit dieser verbundenen Geräte miteinander kompatibel sind.

Oder lieber ein Smart Home mit Bus-System?

Wird ein Haus neu gebaut oder ein Smart Home System im Altbau nachträglich installiert, kann die Steuerung auch per Kabel übertragen werden. Dafür lässt sich entweder per Powerline-System die bereits vorhandenen Stromkabel nutzen, oder es wird ein zweites Kabelsystem parallel zur Stromleitung installiert. 

Das ermöglicht ein von der Stromleitung unabhängiges Bus-System, ein sogenanntes KNX-System. Beide Systeme integrieren jede Menge Geräte von unterschiedlichen Herstellern zu einem Smart Home System und können mit Ethernet oder Powerline kombiniert werden. 

Beim KNX-System lassen sich selbst funkbasierte und kabelgebundene Geräte über die gleiche Oberfläche steuern und ein kabelgebundenes Smart Home auf diese Weise leicht erweitern. Der dafür genutzte Funkstandard heißt KNX-RF.

So funktioniert ZigBee

ZigBee nutzt ein Funkprotokoll, das in mehreren Schichten aufgebaut ist. Jede Schicht übernimmt dabei eine ganz bestimmte Aufgabe bei der Kommunikation. Eine überträgt die Signale physikalisch, eine andere verschlüsselt die Daten, eine dritte achtet darauf, dass es keinen Datenstau gibt, und so weiter. 

Während der Nutzer selbst nur mit der oberen Schicht agiert, erledigen die anderen im Hintergrund ihre Arbeit. In den oberen beiden Schichten nutzt ZigBee den gleichen IEE Standard wie BlueTooth und das ISM-Band mit 2,4 GHz. Jeder der insgesamt 16 Kanäle verfügt über insgesamt zwei MHz. Bei der Übertragung der Daten werden lange Pausen genutzt. Weil jeder einzelne Knoten dabei in einen Ruhemodus fällt, spart ZigBee viel Energie. 

Damit reicht eine kleine Batterie in einem Sensor in der Regel über mehrere Jahre. Die Kommunikation von ZigBee wird in der entsprechenden Spezifikation festgelegt. Die einzelnen Geräte, die mit dem ZigBee-Standard arbeiten, kommunizieren untereinander in einem Wireless Personal Area Network, das mit Hilfe einer 64-Bit-Adresse eindeutig identifizierbar ist.

Das WLAN von ZigBee

In jedem Netzwerk von ZigBee sind die einzelnen Endgeräte mit den Routern verbunden und kommunizieren nur mit dem ihnen zugewiesenen. Weil sie die meiste Zeit im Ruhemodus weilen, brauchen sie nur eine verschwindend geringe Menge an Energie. In regelmäßig getakteten Intervallen verbinden sie sich mit ihrem Router und prüfen, ob es dort Informationen für sie gibt. 

Die Router selbst übertragen die Daten und tauschen sie miteinander aus. Zusätzlich gibt es einen Koordinator im Netzwerk, ein spezieller Router, der das gesamte Netzwerk aktivieren kann. Für die Aktionen können die Netzwerke sowohl über die Mesh-, aber auch die Baum- oder Stern-Topologie miteinander verbunden werden. Bei der Stern-Topologie befindet sich der Koordinator in der Mitte. 

Sämtliche Kommunikation läuft über diesen zentralen Punkt. Fällt er aus, liegt das gesamte Netzwerk brach, da die Endgeräte nicht miteinander kommunizieren können. Wird das Netzwerk in der Baum-Topologie aufgebaut, gibt es einen zentralen Koordinator. Dieser kommuniziert mit den jeweiligen wenigen Routern, und diese wiederum mit den ihnen zugeordneten Endgeräten. 

Die Mesh-Topologie vernetzt die Router zusätzlich miteinander. Daher kann die Kommunikation und Datenübertragung zwischen den einzelnen Knoten über viele Pfade laufen. Die meisten Smart Homes, die den ZigBee-Funkstandard nutzen, sind daher in der Mesh-Topologie miteinander vernetzt, die bis zu 65.000 Knoten ermöglicht.

ZigBee Hub, Gateway oder Bridge

Mit Hub, Gateway oder Bridge wird die Brücke bezeichnet, die zwischen der Steuerungs-App auf dem Tablet oder Smartphone zwischen den Geräten existiert. Dort werden die benötigten Daten übertragen. Einige Hubs können sogar die Geräte anderer Hersteller steuern, vorausgesetzt, sie arbeiten mit dem ZigBee-Protokoll. Die Tradfri-Birnen von Ikea können daher mit der Hue-Bridge von Philips* kommunizieren. 

Lässt sich das nutzen, ist ein zweiter Hub weitestgehend überflüssig. Geräte, die mit dem ZigBee-Standard funktionieren, können nicht ohne Weiteres mit Geräten gekoppelt werden, die den Standard von Z Wave, BlueTooth oder W-LAN nutzen. Sie brauchen dafür einen speziellen Übersetzer zwischen den einzelnen Funkstandards. Ist dieser vorhanden, können Routinen auch mit den Produkten von Google Home erstellt werden und damit die Smart Home Glühbirnen von Philips ansprechen.

ZigBee mit ausreichender Reichweite

Die einzelnen Produkte, die von den unterschiedlichen Herstellern für das Smart Home angeboten werden, haben in der Regel eine Reichweite von zehn bis fünfzehn Metern. Werden sie in einem Mesh-Protokoll miteinander verbunden, kann die Reichweite damit deutlich gesteigert werden. 

Jedes einzelne Gerät fungiert als Repeater, verstärkt damit das Signal und bildet einen sogenannten Knoten im Netzwerk. Auf diese Weise lässt sich die Reichweite auf bis zu 100 Meter erhöhen.

ZigBee 3.0 ist der aktuelle Standard

ZigBee als solches ist das eigentliche Hauptprotokoll. Von diesem gab und gibt es unterschiedliche Spezifikationen. Neben dem eigentlichen Standard ZigBee verfügt ZigBee Pro von 2007 über mehr Optionen, was die Topologie betrifft. Gleichzeitig wurde die Sicherheit deutlich verbessert. 

ZigBee Green Power ermöglicht Sensoren, die dank Energy Harvesting im Prinzip autark arbeiten können. Fernbedienungen zur Steuerung einzelner elektrischer Geräte nutzen Radio Frequency for Consumer Electronics, als RF4CE abgekürzt. ZigBee IP ist für die Kommunikation des Smart Homes und dem Internet zuständig. Jede einzelne ZigBee Spezifikation ist aus mehreren Modulen aufgebaut, die sich nach ihrem Einsatz deutlich voneinander unterscheiden können. 

Daher waren in der Vergangenheit die Geräte oft miteinander nicht kompatibel, obwohl sie im Prinzip mit ZigBee den gleichen Standard nutzten. Mit ZigBee 3.0 wurde schließlich ein Funkstandard entwickelt, der die einzelnen Spezifikationen Pro, Green Power, IP und RF4CE miteinander verbindet. Damit sind die Geräte untereinander besser kompatibel. 

Die Sicherheit der Daten ist bei ZigBee durch eine sichere Übertragung gewährleistet. Für die Übertragung nutzt der Standard die symmetrische AES-Verschlüsselung mit einer Datenlänge von 128 Bit. Trotzdem gelang es Angreifern, über eine Brücke auf das Netzwerk der Hue Leuchten von Philips zuzugreifen. Im nächsten Update schloss der Hersteller die Sicherheitslücke schnell.

Die Vorteile und Nachteile von ZigBee

ZigBee hat als Smart Home Standard wesentliche Vorteile:

• Energieeffizienz: Weil sowohl die Sensoren als auch die anderen Geräte im Smart Home nur wenig Energie verbrauchen, reichen die eingesetzten Batterien in der Regel über viele Jahre hinweg.
• Open Source Code: Der Code von ZigBee ist ein sogenannter Open Source Code. Jeder Hersteller kann ihn einfach nutzen und, wenn er das will, weitere Funktionen programmieren und diese zusätzlich in seinen Produkten implementieren.
• Kompatibilität: Ab dem Standard ZigBee 3.0 sind die Produkte aller Hersteller, die ZigBee nutzen, miteinander kompatibel. Zu den Herstellern, die auf diesen Standard setzen, gehören beispielsweise Ikea, Osram, Signify und Belkin.
• Reichweite: Werden die Router in einer Mesh-Topologie miteinander verbunden, dienen die Knoten als Repeater und verstärken das Signal. Daher ist die Reichweite besonders in großen und unübersichtlichen Wohnungen und Häusern groß und deutlich besser als ein W-LAN-Netz.

ZigBee hat allerdings auch einige Nachteile:

Kompatibilität: Werden ältere Geräte mit diesem Open Source Code genutzt, sind diese nicht unbedingt miteinander kompatibel. Das betrifft allerdings nur diejenigen Geräte, die vor dem ZigBee 3.0 Standard bereits auf dem Markt waren. 

Nutzen andere Geräte andere Funkstandards, wird für die Vernetzung ein Gateway benötigt. Die Geräte können gerne über die Amazon Alexa, als auch Apple HomeKit und Google Smart Home gesteuert werden. Das funktioniert mit der Alexa via Echo* oder Echo Show 8*, beide verfügen über einen sogenannten Smart Home Hub, mit dem sich die Geräte von ZigBee steuern lassen. 

Alexa sucht mit dem Befehl „Entdecke meine Geräte“ nach allen Endgeräten, die für das smarte Home zuständig sind. Dagegen können die Produkte von Google Smart Home nicht direkt mit den Geräten verbunden werden, die via ZigBee kommunizieren. Dafür wird ein spezieller Gateway wie die Philips Hue Bridge oder der Samsung SmartThings Hub benötigt. Ist alles miteinander verknüpft und eingerichtet, können auch die smarten Steckdosen mit Hilfe des Google Assistant aus- und eingeschaltet werden. 

Die Produkte von Apple HomeKit können direkt nur mit solchen Smart-Home-Geräten verbunden werden, die über BlueTooth oder WLAN angesprochen werden können. Wer weitere Geräte damit verbinden will, braucht ebenfalls ein kompatibles Gateway, beispielsweis die Smart-Home-Zentrale von Homee.

So funktioniert Z Wave

Die Basis von Z Wave ist ein drahtloses Netz, das die gleichen Frequenzen nutzt, wie sie auch von Radiofrequenzen genutzt werden. Das Protokoll von Z Wave kann sowohl in geschäftlichen Räumen, aber auch in Wohnräumen installiert werden und macht aus einem Haus ein sogenanntes Smart Home. 

Unterschiedliche elektronische Geräte können mit dem Z Wave Protokoll miteinander kommunizieren. Das macht die Bedienung sämtlicher Geräte komfortabler, sie lassen sich direkt mit dem Smartphone oder dem Tablet ein- und ausschalten. Die Sicherheit der auf Z Wave basierten Geräte ist hoch, gleichzeitig arbeiten diese energieeffizient. 

Inzwischen wurden von Z Wave-basierten Produkten mehr als 100 Millionen Produkte auf der ganzen Welt verkauft. Damit ist Z Wave führend in der Smart Home Technologie.

Das genau ist Z Wave

Z Wave ist ein Protokoll, mit dessen Hilfe unterschiedliche Geräte im Smart Home miteinander kommunizieren können. Die Niedrigenergie-Funkwellen werden zur Übertragung der Daten genutzt, in einem Netzwerk sind sämtliche Geräte miteinander verbunden. 

Sowohl Geräte im Haushalt, aber auch Garagentore, Sicherheitssysteme, Schlösser, Licht, Thermostaten und viele andere Geräte lassen sich damit drahtlos steuern. Ursprünglich von einem Unternehmen aus Dänemark entwickelt, kam Z Wave 2004 auf den Markt, um damit einfache Geräte zu steuern. Größter Konkurrent im Bereich der Smart Homes ist ZigBee.

Die Technologie von Z Wave

Für die Vernetzung der Geräte miteinander wird eine sogenannte Mesh-Topologie genutzt. Das ist ein dezentrales Netzwerk mit bis zu 232 einzelnen Knoten. Diese werden mit der Frequenz von 868,42 Megahertz angesprochen. Für die zentrale Steuerung des Netzwerkes ist ein zentraler Controller nötig. 

Jedes Gerät, das mit dem Z Wave Protokoll arbeitet und im Netzwerk integriert ist, kann von Z Wave auch gesteuert werden. Zu jedem Netzwerk von Z Wave gehört eine entsprechende ID, mit deren Hilfe es auch identifizierbar ist. Damit werden sämtliche Knoten im Netzwerk gemeinsam identifiziert. Die ID ist vier Bytes lang. Der zentrale Controller weist jedem Gerät seine entsprechende ID zu, sobald dieses zum ersten Mal im Netzwerk angemeldet wird. Mit Hilfe des Systems können die Pfade sämtlicher Geräte zuverlässig und vollständig nachvollzogen werden. 

Der zentrale Controller dient dabei zur Authentifizierung. Die einzelnen Geräte können Zwischenknoten nutzen und damit direkte Pfade einrichten. Sind die einzelnen dabei verwendeten Knoten nicht in direkter Reihenfolge, nutzt das Protokoll andere Routen. Daher kann ein auf Z Wave basiertes Netzwerk einen viel größeren Bereich abdecken als nur die Reichweite eines einzelnen Gerätes. 

Allerdings müssen die Geräte dafür jederzeit aktiv sein. Aus diesem Grund eignen sich mit Batterien betriebene Geräte nicht als Repeater in diesem Netzwerk zur Kommunikation. In einem einzelnen, auf Z Wave basierten Netzwerk, können bis zu 232 Geräte miteinander verbunden sein. Werden noch mehr Geräte benötigt, können mehrere Netzwerke gebildet und miteinander verbunden werden.

Z Wave zur Steuerung des Smart Homes

Mit Hilfe des Z Wave Protokolls können einfache Haushaltsgeräte wie Thermostate, aber auch Leuchten oder Türschlösser, direkt per Funk intelligent gesteuert werden. Sie können dabei miteinander kommunizieren und sämtliche Funktionen ausführen, die der jeweilige Benutzer wünscht. Die Verbindungen sind sicher und drahtlos. 

Die Steuerung und Kontrolle kann dabei von jedem Ort aus per Tablet, Smartphone oder Computer erfolgen. Sobald der Benutzer einen Befehl auf dem Tablet eingibt, empfängt ihn die Z Wave Technologie und leitet ihn an das entsprechende Geräte weiter.

Anwendungsbeispiel: Ist das Tor zur Garage ein smartes Garagentor mit Z Wave Technologie, kann der Benutzer via App auf dem Tablet das Schließen des Tores einleiten. Solange der Benutzer per Tablet mit dem Internet verbunden ist, spielt es keine Rolle, wo er sich tatsächlich aufhält.
Das Tablet registriert den Befehl und sendet diesen via Netzwerk an das Garagentor. Ist das Tor geschlossen, schickt es eine Benachrichtigung wiederum zurück an das Tablet. Damit weiß der Benutzer, dass sein Befehl ausgeführt wurde. Sollen vorhandene Geräte im Z Wave Netzwerk eingegliedert werden, müssen sie über eine integrierte 2-Wege-Kommunikation verfügen.

Die Vorteile von Z Wave

Einer der wesentlichen Vorteile ist die Konnektivität des Systems. Sobald ein Produkt einmal mit dem Z Wave Protokoll arbeiten kann, ist es möglich, dieses mit jedem anderen Geräte zu vernetzen, das ebenfalls mit dem Z Wave Protokoll arbeitet. Und zwar ganz unabhängig der verwendeten Version, vom Jahr der Herstellung und vom Hersteller selbst. 

Weil das Z Wave Protokoll eine ganz andere Frequenz nutzt als die anderen Protokolle der Smart Homes, tritt keine Interferenz mit den anderen Protokollen auf. Während beispielsweise W-LAN, BlueTooth und ZigBee die gleichen Frequenzen nutzen, ist Z Wave auf einer anderen Frequenz unterwegs. 

Damit ist die Kommunikation innerhalb des Netzwerkes schnell und unmittelbar, es kommt dabei nicht zu Verzögerungen. Dank der Mesh-Topologie werden die einzelnen Knoten im Netzwerk direkt mit vielen weiteren Knoten verbunden. Sämtliche Geräte können dadurch direkt miteinander kommunizieren und ihre Daten direkt und effizient austauschen. 

Weil jeder einzelne Knoten in der gleichen Hierarchie wie die anderen im Netzwerk steht, kann die Kommunikation sich ihre eigenen Wege suchen und die Informationen müssen nicht immer über denselben Weg weitergeleitet werden. Dank der intelligenten Topologie konfiguriert sich das Netzwerk selbst. Soll ein neues Gerät in das Netzwerk eingebunden werden, ist damit die Installation leicht. 

Werden mehr Geräte in das Netzwerk eingepflegt, wird das Signal von Z Wave stärker. Damit steigt auch die Reichweite von Z Wave. Manche Geräte dabei wirken sogar als Verstärker. Werden sie im Netzwerk aktiv, können sie die Signale der Geräte untereinander, aber auch zum Hub verstärken. 

Für diese Technologie wird eine sogenannte Low-Power-RF-Technologie genutzt. Diese unterstützt Netzwerke ohne zentralen Koordinator. Weil die Geräte selbst für ihre Kommunikation untereinander nur sehr wenig Energie verbrauchen, bleibt auch die Rechnung für den Strom überschaubar. Die gesamte Verbindung verläuft via Funk, es werden keinerlei Kabel benötigt. 

Weil Z Wave AES-128 nutzt, ist die Kommunikation der Geräte miteinander sehr sicher. AES-128 ist eine Verschlüsselung, die beispielsweise von der US-Regierung ebenfalls genutzt wird, da diese nur sehr schwer wieder zu decodieren ist. Weil sich Z Wave leicht installieren lässt und die einzelnen Komponenten relativ preiswert sind, hat sich Z Wave zum Marktführer im Bereich der Smart Homes entwickelt.

Die Nachteile von Z Wave

So viele Vorteile Z Wave auch hat, es gibt jedoch durchaus einige Nachteile. Wird eine große Reichweite für das Netzwerk benötigt, müssen viele einzelne Geräte im Netz miteinander verbunden werden. Andernfalls ist die Reichweite durchaus begrenzt. 

Je mehr Geräte oder Router eingebunden werden müssen, um das Signal auf die benötigte Stärke zu heben, desto höher werden die Kosten für das gesamte Netzwerk. Die maximale Anzahl an Knoten, die von Z Wave unterstützt werden, beträgt allerdings nur 232. Das ist erheblich weniger als bei ZigBee möglich ist. 

Die Geschwindigkeit bei der Übertragung von Daten im Z Wave System liegt bei gerade einmal 100 Kbit/s. Das ist ebenfalls relativ wenig, jedenfalls dann, wenn es mit den Leistungen einiger Konkurrenten verglichen wird. Trotzdem reicht die Geschwindigkeit aus, um die Geräte im Smart Home zu steuern und zu überwachen.

Die Entwicklung von Z Wave

Ursprünglich wurde Z Wave 2001 von Zensys entwickelt. Das Unternehmen stammt aus Dänemark, mit Firmensitz in Kopenhagen und führte in diesem Jahr ein System zur Steuerung von Licht ein. Aus diesem wurde schließlich Z Wave. Das Protokoll wurde immer weiter entwickelt. 

Dank der guten Funkreichweite, der verbesserten Laufzeit der Akkus und der Speicher wurde es ab 2005 von mehreren Unternehmen, darunter Ingesoll-Rand, Leviton Manufacturing und vor allem Danfoss eingesetzt. In dieser Zeit wurde auch die Z Wave Allianz gegründet. 

Ein Jahr später wurde Intel Capital Mitglied bei der Z Wave Allianz und investierte in Zensys, ebenso wie Cisco System, Panasonic, Palamon Capital Partners und Sunstone Capital. Sigma Designs übernahm Z Wave schließlich im Dezember 2008. Zehn Jahre später wurde Z Wave dann an Silicon Labs verkauft. 

Während die Z Wave Technologie zu Beginn nur von gerade einmal sechs Produkten verwendet wurde, war es sieben Jahre später bereits die hundertfache Menge, sprich: 600 Produkte. Und im Mai 2017 waren es bereits mehr als 1.700 Produkte. Seit dieser Zeit steigt die Zahl der Geräte, die den Z Wave Funkstandard nutzen, stetig weiter.

Gibt es andere Alternativen zu Z Wave?

Das älteste Protokoll für die Automatisierung des Hauses ist das in der Mitte der 70er Jahre entwickelte X10. Dieses nutzt das im Haus verwendete Stromnetz, die sogenannte Powerline. Später nutzte es auch den Funk zur Datenübertragung. 

Allerdings ist X10 zum einen langsam, noch erlaubt es den einzelnen Geräten, miteinander zu kommunizieren. Dazu kommt, dass sich X10 nur kompliziert installieren lässt. Eine andere Alternative ist Universal Powerline Bus, ein Kommunikationsprotokoll, das die Powerline nutzt. 

Es verfügt über ein stärkeres Signal als X10 und verwendet die bereits vorhandene elektrische Leitung für die Übertragung der Daten. Doch auch dieses System ist verhältnismäßig teuer und lässt sich nur aufwändig installieren.

Z Wave vs. ZigBee: Welches ist das beste System für Smart Homes?

Wie immer lautet auch in diesem Fall die beste Antwort: Es kommt darauf an. Gibt es bereits installierte Geräte, ist es sicherlich sinnvoll, bei der bereits vorhandenen Technologie zu bleiben und diese zu erweitern. 

Es gibt aber auch Systeme, die sowohl Z Wave als auch ZigBee nutzen können. Beste Beispiele sind die Home Base von QIVICON und der Smart Things Hub von Samsung. Ansonsten kommt es darauf an, was tatsächlich benötigt wird und daher sinnvoll ist. Im Vergleich von Z Wave mit ZigBee verfügt ZigBee über eine schnellere Übertragungsrate und arbeitet wesentlich energieeffizienter. 

ZigBee lässt sich immer weiter erweitern und setzt keinerlei Grenzen. Auch wenn zahlenmäßig weniger Unternehmen ZigBee als Funkstandard verwenden, stellen diese doch deutlich mehr Produkte mit diesem Standard her. Dank der genutzten Frequenz von 2,4 Gigahertz ist die Entwicklung der Geräte günstig, ebenso wie schließlich der Preis. Auch wenn die Verbindungen leichter gestört werden können, eignet sich der ZigBee Standard hervorragend für smarte Beleuchtung. So nutzt das System Hue von Philips den Standard von ZigBee.

Z Wave liefert ein stabiles Signal, das auch bei großen Reichweiten und komplexen Raumstrukturen sicher funktioniert. Weil im privaten Smart Home in der Regel nur einfache Signale übertragen werden, reicht die geringere Übertragungsrate dafür auch aus, ebenso wie die maximal möglichen vier Hubs. Für Z Wave produzieren viele Unternehmen. Damit sind rund ebenso viele Produkte mit diesem Standard erhältlich wie bei ZigBee. Für das Smart Home gibt es für jeden Bereich entsprechende Produkte. Das betrifft Sensoren und Hubs, aber auch Heizung, Sicherheit oder Licht. Der Z Wave Funkstandard erlaubt es, die neueren Geräte auch mit älteren Geräten zu verbinden. Sie sind miteinander kompatibel.

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Achtung: Bitte beachte bei der Installation elektronischer Geräte unbedingt auf die Sicherheitshinweise des Herstellers. Um deine Sicherheit musst du dich selber kümmern. Die Informationen auf dieser Seite unterstützen dich lediglich beim Lernen.

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