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Person nutzt das Smartphone zur Heizungssteuerung.

Was ist ZigBee?

Was ist ZigBee und wie sehen die Vorteile von ZigBee im Smart Home aus? Hier erfahren Sie alles über den Funkstandard ZigBee.

7 Minuten Lesedauer

Auf einen Blick: Was ist ZigBee?

  • ZigBee ist ein Funkstandard im Smart Home
  • Entwickelt wurde der Standard von der ZigBee Alliance, jetzt Connectivity Standards Alliance
  • Über den Funkstandard kommunizieren die vernetzten Geräte untereinander
  • Für ZigBee ist immer eine Bridge erforderlich
  • ZigBee nutzt für eine bessere Reichweite und Verfügbarkeit ein spezielles ZigBee-Mesh
  • Verschiedene Modelle des Alexa-Sprachassistenten können als ZigBee-Bridge genutzt werden
  • Was ist ZigBee?
    ZigBee ist ein Funkstandard im Smart Home. Dieser Standard dient der Steuerung der vernetzten Geräte, sodass eine smarte Nutzung möglich ist. Für ZigBee ist eine Bridge erforderlich, die diese Steuerung übernimmt. Der große Vorteil von ZigBee liegt in der hohen Reichweite, da die meisten Geräte die Befehle innerhalb des Netzwerks nicht nur empfangen, sondern auch weiterleiten.
  • Was kann ZigBee 3.0?
    ZigBee 3.0 ist ein einheitlicher Funkstandard im Smart Home, der den Nutzern eine bestmögliche Kompatibilität gewährleistet. Dadurch können unterschiedliche Smart-Home-Geräte verschiedener Hersteller miteinander über eine einzige ZigBee-Bridge gesteuert werden. ZigBee 3.0 fasst damit die einzelnen Profile wie Light Link, Home Automation & Co. unter einem Dach zusammen.
  • Was benötigt man für ZigBee?
    Für die Nutzung smarter Geräte mit ZigBee ist eine ZigBee-Bridge erforderlich. Dieser ZigBee-Hub übernimmt die erforderliche Kommunikation zwischen den Geräten, sodass diese Befehle und Steuerungen ausführen. Für ZigBee kann, je nach Modell, auch die in einigen Echo-Lautsprechern von Amazon verbaute Bridge genutzt werden.
  • ZigBee oder WLAN – was ist besser?
    Ob ZigBee oder WLAN besser ist, kommt auf das eigene Nutzungsverhalten und die eigenen Bedürfnisse an. Smart-Home-Geräte mit WLAN ermöglichen eine einfache Anbindung an den Router, ohne zusätzliche Bridge. Der Funkstandard ZigBee benötigt hingegen eine Bridge, punktet dafür aber mit einer hohen Reichweite, da jedes dauerhaft mit Strom betriebene Gerät als Sender und Empfänger dient.

Was ist ZigBee?

ZigBee ist ein Funkstandard beziehungsweise ein Kommunikationsprotokoll, das die Kommunikation von vernetzten Geräten ermöglicht. Dabei unterscheidet sich ZigBee im genutzten Frequenzbereich, der Netzwerktopologie und der Übermittlungsart von anderen Funkstandards wie Bluetooth, WLAN oder Z-Wave. Genutzt wird ZigBee beispielsweise von Philips Hue, Ikea TRÅDFRI, Xiaomi, OSRAM und Somfy.

Entwickelt wurde der Funkstandard ab 2002 von der ZigBee Alliance, die heute Connectivity Standards Alliance (CSA) heißt. Derzeit besteht die Alliance aus mehr als 200 Unternehmen. Durch ZigBee 3.0 können auch die ZigBee-Geräte von verschiedenen Herstellern miteinander verbunden werden, sodass diese ebenfalls untereinander kommunizieren können.

Ausgelegt ist der Funkstandard ZigBee auf die energiesparsame Verbindung von Geräten über kurze Strecken, da die meisten Geräte die Signale weiterleiten können. Dadurch ist ZigBee für eine Funkreichweite von bis zu 100 Metern geeignet.

In einer baulichen Umgebung, beispielsweise in einem Haus, liegt die Reichweite zwischen 10 und 20 Metern. Daher eignet sich ZigBee optimal für die Hausautomation mit Smart Home. Da jedes dauerhaft mit Strom betriebene Gerät die Reichweite erhöht, darf beispielsweise nur das erste Gerät nicht weiter als 10 bis 20 Meter von der Bridge entfernt sein.

Wie funktioniert ZigBee?

Wie funktioniert ZigBee und was hat es mit dem ZigBee-Mesh, dem ZigBee-Protokoll und dem Netzwerk auf sich?

Illustration des ZigBee Mesh-Netzwerkschemas

Das ZigBee-Funksystem

Für die Funktion von ZigBee ist der Aufbau der Kommunikation entscheidend. Die ZigBee-Geräte können über verschiedene Netzwerkschemata miteinander verbunden werden. Neben der Verbindung über Sternschema oder Baumschema, punktet ZigBee mit einem Mesh-Netzwerkschema. Während bei der Sterntopologie alle vernetzten Geräte über einen einzigen Knotenpunkt miteinander kommunizieren, sorgt das ZigBee-Mesh für eine beliebige Verbindung.

Im ZigBee-Mesh wird jedes Gerät, das dauerhaft mit dem Strom verbunden ist, als Router für die Kommunikation genutzt. Das bedeutet, dass jede Lampe und jede Steckdose das Signal beliebig weitergibt. Dadurch wird diese Netzwerktopologie weniger von Ausfällen beeinträchtigt, da nahezu jedes Gerät Sender und Empfänger zugleich ist. Und wenn die meisten Geräte auch zum Sender werden, erhöht dies die Reichweite des ZigBee-Netzwerks. Batteriebetriebene Geräte, beispielsweise Lichtschalter, geben hingegen aufgrund des höheren Strombedarfs das Signal nicht weiter.

Das ZigBee-Protokoll

ZigBee verwendet für die Kommunikation nicht das WLAN-Netzwerk, sondern ein eigenes Zigbee-Protokoll. Dieses Funkprotokoll besteht aus mehreren Schichten, die als Layer bezeichnet werden.

Interessant für Hersteller ist die obere Application Layer, die sogenannte Anwendungsschicht. Denn diese Schicht kann von den Herstellern angepasst werden, sodass eigene Ergänzungen problemlos in ZigBee möglich sind.

Deshalb entstehen auch verschiedene ZigBee-Profile, die für bestimmte Anwendungen ausgelegt sind. Beispielsweise ist das Profil Philips Hue auf die Steuerung von Lampen und Steckdosen ausgerichtet, weshalb über die gleiche Bridge keine smarte Heizungssteuerung eingebunden werden kann.

Was ist eine ZigBee-Bridge?

Für die Kommunikation der vernetzten Geräte kommt eine Funkzentrale zum Einsatz, eine Smart-Home-Bridge. Diese ZigBee-Bridge fungiert als Basisstation und sorgt dafür, dass die Steuerungsbefehle an die vernetzten Geräte weitergeleitet werden. Angeschlossen wird der ZigBee-Hub an eine Steckdose und anschließend mit dem Router verbunden. Die Anbindung an den Router erfolgt über WLAN oder mit einem Netzwerkkabel.

Mit der ZigBee-Zentrale werden die Geräte vernetzt und die Steuerung des Systems ermöglicht. Diese Steuerung erfolgt beispielsweise mit einer App über das Smartphone, über ein Tablet oder über den PC. In der App werden Anpassungen vorgenommen, Automatisierungen oder zeitgesteuerte Abläufe eingerichtet.

Alexa, HomeKit & Co.

Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung mancher Hersteller, wie bei Philips Hue auf die Lichtsteuerung, ist die Vernetzung von ZigBee-Produkten nicht immer einfach. Eine einfache Lösung für ZigBee stellt Alexa dar.

Alexa bietet bei einigen Echo-Modellen einen integrierten ZigBee-Smart-Home-Hub. Dadurch sind nicht nur Sprachbefehle im Smart Home möglich, sondern auch das Zusammenführen verschiedener Geräte vieler unterschiedlicher Marken. Alternativ ist das Zusammenführen der Hersteller in Alexa dann möglich, wenn der zugehörige Hub des Herstellers mit Alexa kompatibel ist.

Neben Alexa lassen sich Geräte mit ZigBee auch über Google Home oder Apple HomeKit verbinden. Hierfür ist jedoch die jeweilige Bridge des Herstellers erforderlich, die die Sprachassistenten unterstützt. So können Sie mit ZigBee-Geräten und HomeKit beispielsweise die Leuchtmittel eines Herstellers und die Steckdosen eines anderen Herstellers über ein Gerät miteinander verbinden und steuern.

Vor- und Nachteile von ZigBee

Der Funkstandard ZigBee ist im Smart-Home-Bereich weitverbreitet. Doch welche ZigBee-Vorteile stehen welchen Nachteilen gegenüber?

ZigBee-Vorteile

Geräte mit ZigBee punkten mit der Reichweite. Fast jedes Gerät wird zum Sender und Empfänger. Dadurch kann die ZigBee-Reichweite beispielsweise auch bis in den Garten erweitert werden. Daher sind zusätzliche Repeater nicht zwingend erforderlich. Denn auch die smarte Steckdose kann das Signal für die weiter entfernte Lampe direkt weiterleiten. Insofern gehört das von allen Geräten aufgespannte Mesh-Netzwerk für die Kommunikation klar zu den ZigBee-Vorteilen.

Zusätzlich benötigen Geräte mit ZigBee wenig Strom, weshalb sich diese Smart-Home-Technologie für batteriebetriebene Geräte bestens eignet. Dank ZigBee 3.0 ist auch die Kompatibilität verschiedener Hersteller gegeben, da viele große Hersteller den Funkstandard im Smart Home nutzen.

Dieser Ansatz der Kompatibilität wird aktuell mit Matter von der CSA weiterverfolgt. Mit dem Smart-Home-Standard Matter soll eine zuverlässige, kompatible und sichere Verbindung aller Smart-Home-Geräte diverser Hersteller ermöglicht werden.

ZigBee-Nachteile

Zu den Nachteilen von ZigBee zählt die Notwendigkeit einer Bridge, die für die ZigBee-Geräte die Verteilung der Befehle übernimmt. Sei es die separate Smart-Home-Zentrale eines Herstellers oder die Nutzung der integrierten ZigBee-Bridge im Lautsprecher eines Sprachassistenten. Das bedeutet auch, dass mit einem Ausfall der Smart-Home-Bridge das Netzwerk blockiert wird. Eine Steuerung der vernetzten Geräte ist dann nicht mehr möglich.

Zusätzlich ist das von den Herstellern anpassbare Protokoll für die Kompatibilität problematisch. Dadurch kann nicht zwingend jedes ZigBee-Gerät miteinander kombiniert werden, was vor dem Kauf beachtet werden sollte.

ZigBee-Produkte von Hama

Von Hama gibt es mit ZigBee die smarte Heizungssteuerung, die im Smart Home für die perfekte Wohlfühltemperatur sorgt. Dabei bietet die Hama Heizungssteuerung den Vorteil, dass sie besonders leicht zu installieren ist. Für den Betrieb ist die im Starter-Set enthaltene Hama Zentrale erforderlich. Auch die Bedienung der Heizungssteuerung von Hama überzeugt durch ihre intuitive Bedienbarkeit.

Die Heizungssteuerung beinhaltet direkt alles, um loszulegen. Neben 2 smarten Heizkörperthermostaten mit passenden Adaptern ist auch die Zentrale enthalten. Dadurch können Sie Ihre Heizkörper problemlos mit einer smarten Heizungssteuerung nachrüsten. Und mit den einzeln erhältlichen Thermostaten kann die Heizungssteuerung beliebig erweitert werden.

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