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ZigBee: Das Smart-Home-Funkprotokoll

Wenn es um Smart-Home-Systeme, Beleuchtungssysteme und Sensornetzwerke geht, gilt ZigBee als einer der gängigsten Funkstandards. Die Technologie, die ab 2002 von mehreren Unternehmen entwickelt wurde, ermöglicht nicht nur eine flexible Anwendung, sondern ist darüber hinaus auch noch unschlagbar effizient. Der Fokus liegt dabei auf relativ kleinen Reichweiten von bis zu 100 Metern bzw. 300 Metern bei Sichtweite. Damit eignet sich ZigBee bestens für IoT-Systeme im eigenen Zuhause.

Wie funktioniert ZigBee?

Das Funktionsprinzip, auf das ZigBee zurückgreift, ist denkbar simpel. Die verschiedenen Komponenten werden via Funk miteinander verbunden und kommunizieren untereinander. Voraussetzung ist, dass die verschiedenen Module kompatibel sind. Das Funksignal wird mit 868 MHz, 915 MHz und 2,4 GHz übertragen, wobei eine Maximalrate von 250 kBit/s erreicht werden kann. Herzstück des Netzwerks ist das ZigBee Gateway, denn dieses fungiert im ZigBee Netzwerk als Steuerzentrale. Das auch als ZigBee Hub oder Bridge bezeichnete Modul ist auch dazu in der Lage, individuelle Automatisierungspräferenzen abzuspeichern.

Steckdosen, Schalter, Thermostate: So flexibel sind Sie mit ZigBee

Wenn Sie die Gerätschaften Ihres Haushalts nachträglich in Ihr Smart Home System einbinden möchten, bieten sich die ZigBee Steckdosen an. Die praktischen Funk-Zwischenstecker benötigen kein Stromkabel und verwandeln Ihre Elektrogeräte ruckzuck in ein Smart Home Modul. So lassen sich Fernseher, HiFi-Anlage und Co. ganz bequem per App oder Sprachsteuerung bedienen.

Natürlich können Sie auch Ihre heimische Beleuchtung und Rollläden nachrüsten. Dank einem ZigBee Schalter lässt sich jede beliebige Komponente in Ihr Smart Home integrieren. Dadurch können Lichtschalter und Rollläden nicht nur aus der Ferne gesteuert werden. Sie können auch individuelle Routinen kreieren – schnell und einfach per App. Für den Gebrauch in den eigenen vier Wänden bietet sich beispielsweise der Zigbee 3.0 Schalt-Aktor Mini an.

Für Ihre Heizkörper gibt es ebenfalls ein entsprechendes Produkt: das ZigBee Thermostat. Mit diesem smarten Modul können Sie Ihr Zuhause auch von unterwegs auf die richtige Wohlfühltemperatur bringen oder die Heizung nach Belieben von der Couch aus steuern. Des Weiteren lassen sich feste Abläufe und Routinen konfigurieren: So können Sie beispielsweise die Heizung in bestimmten Bereichen Ihrer Wohnung nachts unbeheizt lassen, um Energie und Kosten zu sparen.

Smart Home Steuerung via ZigBee: Das sind die Vorteile

Die Nutzung des Funkstandards ZigBee bringt gleich mehrere Vorzüge mit sich. Wie oben bereits erwähnt, verbrauchen die Module nur sehr wenig Energie. Das schont nicht nur Ihren Geldbeutel, sondern auch die Umwelt. Gleichzeitig ist die Reichweite des Heimvernetzungs-Funkprotokolls verhältnismäßig hoch. Und nicht nur das: Die ZigBee Komponenten lassen sich auch noch kinderleicht und ohne viel Zeitaufwand konfigurieren. Mit dem ZigBee Hub ist zur Nutzung der Smart Home Module nicht einmal eine aktive Internetverbindung erforderlich. Top: Wer sein Zuhause in ein Smart Home verwandeln will und diesbezüglich noch keinerlei Vorkehrungen getroffen hat, der kann seine Gerätschaften im Handumdrehen nachrüsten.

ZigBee: Auch in Kombination mit anderen Herstellern eine Top-Wahl

ZigBee gilt als extrem vielseitig, was die Anwendungsmöglichkeiten betrifft. Neben ZigBee Schaltern, Steckdosen und Thermostaten umfasst die Palette beispielsweise auch Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren sowie Bewegungs- und Vibrationsmelder. Hier kooperiert die ZigBee Alliance, die für die Entwicklung des Funkstandards verantwortlich ist, mit verschiedenen anderen Unternehmen. Seit dem Standard ZigBee 3.0 ist die Kompatibilität bei elektronischen Geräten besonders hoch. Das gilt auch für die Steuerung per Sprachassistent. Hier können Sie unter anderem auf Google Home, Apple Homekit und Amazon Alexa zurückgreifen. Auch Technik-Riese Samsung hat mit der App „SmartThings“ einen eigenen Kandidaten für Smart Home Devices.

Ein Modul, das sich vor allem bei passionierten IoT-Tüftlern sehr großer Beliebtheit erfreut, ist der Mikrocontroller der Marke Shelly. Mit der passenden ZigBee Komponente – wie etwa einem Bewegungsmelder – kann das Board problemlos angesteuert werden. Und das ist nur ein Beispiel von vielen. Dank dem ZigBee Netzwerkmodulen sind Ihrer Kreativität keine Grenzen gesetzt!

Sie favorisieren als IoT-Plattform den ioBroker? Auch in diesem Fall können Sie ZigBee Produkte ganz einfach in Ihr System einbinden. Hierzu benötigen Sie lediglich einen ZigBee Adapter mit integrierter Antenne, quasi als Ersatz für den ZigBee Hub. Den Stick müssen Sie im Vorfeld installieren und konfigurieren, allerdings geht dieser Prozess schnell und einfach vonstatten.

Auch die innovativen Philips Hue Lichtsysteme sind mit ZigBee kompatibel. Dadurch lässt sich die heimische Beleuchtung im Nu individualisieren und zudem aus der Ferne steuern. Erstellen Sie automatisierte Routinen und passen Sie die Beleuchtung in Ihren vier Wänden Ihren persönlichen Alltagsgewohnheiten an. Als Schaltzentrale dient hierbei die Hue Bridge. Mit dieser lassen sich bis zu 50 smarte Leuchten integrieren. Dank den smarten Leuchtmitteln können ZigBee Signale nicht nur empfangen, sondern auch automatisch weitergeleitet werden. Das sorgt für eine stabilere Verbindung und eine deutlich höhere Reichweite. Selbstverständlich ist auch in diesem Fall die Steuerung per Sprachassistent möglich.

Ein weiterer Big Player im Bereich „Smart Home“ ist Homematic. Ähnlich wie ZigBee bietet das Unternehmen die verschiedensten Lösungen, mit denen sich das Alltagsleben leichter gestalten lässt. Und das Beste ist: Sie können die Module von Homematic mit ZigBee Komponenten verknüpfen. Durch diese Option lässt sich bares Geld sparen, denn viele ZigBee Module, wie zum Beispiel die beliebten Zwischenschalter, sind vergleichsweise günstig.

Wenn Sie im Bereich IoT bereits die eine oder andere Erfahrung gesammelt haben und Ihr Smart Home selbst kreieren wollen, bietet sich die quelloffene und ZigBee-kompatible Gratis-Software Home Assistant an. Diese ist in Python geschrieben und dient als zentrale Steuerkomponente in Ihrem Hausautomationssystem. Egal, ob Sie Ihre heimischen Gerätschaften aus der Ferne, per Sprachbefehl, per mobiler App oder durch automatisierte Routinen steuern möchten: Mit Home Assistant stehen Ihnen die verschiedensten Optionen offen. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um ein Beleuchtungssystem, einen Rollladen, ein Klimagerät, oder Multimedia-Produkte wie Fernseher oder HiFi-Anlagen handelt. Auch kostenlose Begleitanwendungen für Android und iOS sind verfügbar.

Wie ist das ZigBee-Protokoll aufgebaut?

Bei ZigBee handelt es sich um einen sogenannten Protokollstapel, der aus mehreren Schichten besteht. Dadurch lässt sich der Funkstandard besonders flexibel anwenden. Als Grundlage fungiert dabei die Wireless-Data-Spezifikation IEEE 802.15.4. Diese besteht aus dem sogenannten Physical Layer (PHY), das mit allen erforderlichen Basics zum Senden und Empfangen von Daten ausgestattet ist, und den Medienzugriffsschichten (MAC). Anschließend folgen die Netzwerkschicht (NWK) und die Anwendungsschicht (APL). Letztere lässt sich vom Hersteller ganz einfach modifizieren, sodass dieser ohne Probleme eine ZigBee Kompatibilität herbeiführen kann.