Der ZigBee Standard

ZigBee – Smart, modern und zukunftsfähig

Das Internet der Dinge gewinnt mehr und mehr Einfluss auf die Hausautomation im Smart Home. Ziel ist es, alle Geräte im Haushalt in einem Netzwerk miteinander zu verknüpfen, über das sie miteinander kommunizieren, Daten austauschen und sich steuern lassen können. Zu diesem Zweck bedarf es einer Technologie, die via Funk ein autonomes Netzwerk aufbaut und sich selbst administriert. ZigBee ist eine solche Technologie – ein Funkstandard, der sich speziell für drahtlose Netzwerke mit geringem Datenaufkommen eignet.

Was ist ZigBee?

ZigBee ist eine Technologie zur drahtlosen Datenübertragung. Für einen geringen Energieverbrauch und die Kommunikation von Haushaltsgeräten optimiert, basiert die Funktechnik auf den Übertragungsschichten, die im Standard IEEE 802.15.4 spezifiziert sind. Verglichen mit den WLAN Standards ist die maximal erreichbare Datenrate des ZigBee-Funkstandards wesentlich geringer.

Eingesetzt wird die Technologie unter anderem in den Bereichen Smart Home, Gebäudeautomation und M2M Kommunikation. Weitere Anwendungsbereiche sind Automatisierungsprozesse in der Industrie 4.0 und das Internet der Dinge. Der Schwerpunkt der ZigBee Technologie liegt auf kurzreichweitigen Netzwerken bis hin zu 100 Metern. Via vermaschtem Netz sind aber auch Reichweiten von mehreren Kilometern möglich. Entwickelt wurde die Technologie von der ZigBee-Allianz. 2002 gegründet, handelt es sich dabei um einen Zusammenschluss von mehr als 400 Unternehmen.

Heute gilt die erste ZigBee-Version, die 2004 auf den Markt gekommen ist, als veraltet – sie wurde 2006 von einer neuen Version und 2007 von ZigBee Pro, einem weiteren ZigBee-Zweig, abgelöst. Letzterer richtet sich an Anwendungen mit wenig Datenrate und minimiertem Stromverbrauch. Mit Hilfe des Funkstandards lassen sich Geräte drahtlos miteinander verbinden.

Wozu brauche ich die ZigBee-Technologie?

Die Technologie ist vor allem in der Lichtsteuerung verbreitet. Sie schafft ein Netzwerk von Kommunikationsleitungen, in dem nicht nur der Sender, auch als Hub oder Bridge bekannt, Signale an die Geräte sendet, sondern auch die Geräte untereinander miteinander kommunizieren können. Ein solches Netzwerk kennt man auch unter dem Namen Mesh Netzwerk.

Es hat den Vorteil, dass es besonders ausfallsicher ist – dass es also auch dann funktioniert, wenn der Kontakt zwischen dem Hub und dem Gerät nicht hergestellt werden kann oder verloren geht. Auch Geräte außerhalb des Bridge Bereichs können gesteuert werden. Hinzu kommt, dass ZigBee-Geräte nur wenig Energie verbrauchen: Sie müssen nicht zwangsläufig an das Stromnetz angeschlossen sein und können mitunter jahrelang mit ein und denselben Batterien betrieben werden, weil sie nur eine geringe Datenmenge senden müssen.

Du kannst den Funkstandard für alle Arten von Häusern, Wohnungen und Gewerberäumen verwenden. In aller Regel treten keine Beeinträchtigungen im Zusammenspiel mit anderen Elektrogeräten wie Telefonen, Computern oder Alarmanlagen auf.

Was kann die ZigBee-Technologie?

Die Einsatzmöglichkeiten der ZigBee-Technologie kennen kaum Grenzen. Mit Hilfe der Funktechnik können smarte Hausautomationssysteme Geräte steuern, Rollläden öffnen und schließen und Lichter dimmen. Im medizinischen Bereich findet die Technologie zudem für Sensormessungen und Steuerungsanlagen Verwendung.

Die Geräte in dem Netzwerk kommunizieren drahtlos miteinander, was es dir leicht macht, deine eigenen vier Wände mit der ZigBee-Technologie auszustatten. Weil keine Verdrahtung vonnöten ist, eignet sich die Funktechnik sowohl für Neubauten als auch als Nachrüstlösung für Häuser und Wohnungen. Die Montage ist schnell, einfach und unkompliziert: Bohrungen, Stemmarbeiten und Co. sind nicht notwendig.

Wenn du umziehst, kannst du deine ZigBee-Komponenten ganz einfach mitnehmen. Dank der kleinen Datenpakete und der stromsparenden Arbeitsweisen eignet sich der ZigBee-Standard auch zur Übertragung von Daten bei batteriebetriebenen Sensoren und Funkbedienelementen, so beispielsweise bei Rauchmeldern, Handsendern und Bewegungsmeldern. Dank des sparsamen Energieverbrauchs hält eine Batterie mitunter jahrelang. Hinzu kommt, dass sich die Geräte selbstständig untereinander vernetzen können.

Wie funktioniert die ZigBee-Technologie?

Das ZigBee-Protokoll steuert, wie deine Geräte im vernetzten Heim Signale übertragen und miteinander kommunizieren. Zur Datenübertragung kommen lizenzfreie Funkfrequenzen wie der 868 Megahertz Bereich und das 2,4 Gigahertz Band zum Einsatz. Je nach eingesetzter Technik und verwendeter Frequenz erreicht die Funktechnik Reichweiten zwischen zehn und 100 Metern.

Die maximal erzielbare Datenrate beträgt 250 Kilobit pro Sekunde, womit sie wesentlich geringer als bei WLAN und Bluetooth ist. Das ist aber kein Problem – schließlich werden keine multimedialen Daten, sondern lediglich Steueraufgaben und Statusmeldungen im Smart Home übertragen.

Was sind die Vorteile der ZigBee-Technologie?

Im Gegensatz zu anderen Standards wie WLAN oder Bluetooth zeichnet sich die ZigBee-Technologie durch Flexibilität, intuitive Bedienbarkeit und Energieeffizienz aus. Die Geräte administrieren das Netzwerk autark – sie treten dem Netzwerk nach einer einmaligen Einbindung in dein Smart Home also selbstständig bei. Durch den geringen Energiebedarf eignet sich der Funkstandard optimal für batteriebetriebe Geräte, die dank der ZigBee-Technologie jahrelang per Funk miteinander kommunizieren können.

Renommierte Hersteller bieten bereits ZigBee-kompatible Produkte an. Die Installation erfolgt in aller Regel schnell, einfach und unkompliziert, die Steuerung über die App auf deinem Tablet oder Smartphone ist ohne weitere Konfiguration möglich.

Gibt es Nachteile?

ZigBee-Netzwerke benötigen immer einen Koordinator, der das Netzwerk steuert und verwaltet. In dieser Tatsache liegt die entscheidende Schwachstelle des Systems begründet: Denn fällt der Koordinator aus, ist das gesamte Netzwerk blockiert. Allerdings kann das System so konfiguriert werden, dass im Fehlerfall ein anderes Gerät die Aufgaben des Koordinators übernimmt. Ein weiterer Nachteil der ZigBee-Technologie ist, dass das System nicht optimal gegen Hackerangriffe geschützt ist. Mit entsprechenden Tools ist eine Entschlüsselung quasi problemlos möglich.

Wo wird die ZigBee-Technologie bereits eingesetzt?

Die Technologie mag noch relativ unbekannt sein, doch sie ist überall im Einsatz. Erkennbar ist das allerdings nur in den seltensten Fällen, denn nur wenige Geräte sind als ZigBee-Geräte ausgewiesen. Für die Konfiguration ist diese Information allerdings wesentlich, denn nur ZigBee-Komponenten mit demselben Profil können auch Daten untereinander austauschen. Zuständig für die Weiterentwicklung der Funktechnik und die Zertifizierung der Produkte ist die bereits erwähnte ZigBee-Allianz – ein Zusammenschluss aus bekannten Unternehmen wie IKEA, Osram, belkin und Motorola.

Weit verbreitet ist die Technologie vor allem bei smarten Lampen. So setzen IKEA, Osram und Philips auf den Funkstandard: Die Lampen der Hersteller sind sogar untereinander kompatibel, so dass du sie mit nur einem einzigen Hub verwenden kannst, um deine Beleuchtung intelligenter zu machen. Selbst Samsung und Amazon nutzen den ZigBee-Standard: Der Amazon Echo Plus beispielsweise hat eine eigene Steuerzentrale, über die er andere ZigBee-Geräte anfunken und verwalten kann. So kannst du deine Geräte nicht nur verwalten, sondern auch via Sprachbefehl steuern. Und: Du sparst dir die Einrichtung anderer Bridges.

Die Zukunft und Weiterentwicklung von ZigBee

Ursprünglich war die ZigBee-Technologie weitestgehend individuell anpassbar, wodurch Hersteller ihre Produkte durch ihre eigenen Erweiterungen ergänzen und dennoch zertifizieren lassen konnten. Dadurch entstanden Insellösungen, die den ZigBee-Standard nutzten, aber dennoch nicht mit anderen ZigBee-Geräten kompatibel waren – für die Endnutzer nicht unbedingt ideal. Das hat sich mit der Einführung von ZigBee 3.0 geändert.

Für die Hersteller bedeutet die neue Vereinheitlichung eine Umstellung des Produktsortiments, was sich in Hinblick auf die Konkurrenz von Apple, Google und Co., die keine solchen Nachteile aufweist, noch nachteilig auf die Marktverbreitung auswirken könnte. Dennoch muss festgehalten werden: Durch die einheitliche Zertifizierung hat die ZigBee-Technologie in ihrer neuen 3.0 Version durchaus das Potenzial, als Funktechnik für die Smart Homes der nächsten Jahre und Jahrzehnte zu dienen.

Gibt es Alternativen?

Heutzutage stehen Verbrauchern neben der ZigBee-Technologie noch eine Vielzahl anderer Funktechniken für das Smart Home und die intelligente Gebäudeautomatisierung zur Verfügung. Derzeit beherrschen neben ZigBee auch Z-Wave und andere proprietäre Funkstandards den Markt. Ein Universalnetzwerk für alles gibt es nicht. Denn jede Funktechnik bringt eigene Vorteile und Eigenschaften mit sich – je nach Betriebsweise und Endanwendung. Zur Beurteilung der Funkstandards und Auswahl der passenden Funktechnik ist daher ein Verständnis der inneren Struktur der Vernetzung unverzichtbar.

FAQs

Kann Alexa ZigBee? 

Ja. Mit Hilfe des Amazon Echo Plus können smarte Lampen und Steckdosen ohne Umwege gesteuert werden. In diesem Fall dient die Alexa Sprachsteuerung quasi als Smart Home Zentrale.

Kann Google Home ZigBee?

Ja, auch mit dem Google Assistant lassen sich ZigBee-Geräte wie die smarten Leuchtmittel von Philips mit den intelligenten Geräten anderer Marken verbinden

Wie sicher ist die ZigBee-Technologie?

Die Datenübertragung zwischen deiner App, die quasi als Controller auf deinem Tablet oder Smartphone fungiert, und deinen ZigBee-Geräten erfolgt verschlüsselt. Die Verschlüsselung basiert auf dem AES CCM Algorithmus und gilt damit als abhörsicher. Wenn du die ZigBee-Technologie hauptsächlich zur Lichtsteuerung benutzen möchtest, sind die Risiken überschaubar.

Weitere Einsatzgebiete und technische Hintergründe zum Thema ZigBee, findest du auf der ZigBee Wikipedia Seite.

Nach oben

Sie lesen gerade den Artikel:
ZigBee – Smart, modern und zukunftsfähig

Hat dir der Artikel Zigbee – Was ist das? Was kann der smarte Standard? gefallen? Dann hinterlasse uns einen Kommentar oder eine Bewertung.

Wir freuen uns über jedes Feedback!