Kabelgebunden oder Funk? Zigbee, Z-Wave & Co vs. KNX und Loxone im Smart Home

Welches ist das richtige Smart Home System?

So wie sich der Hype um das Smart Home gerade vergrößert, schießen auch die Anbieter von Smart Home Systemen wie Unkraut aus dem Boden. Da es bis heute keinen definierten Standard für “das Smart Home” gibt, versuchen sich viele mit “ihrem eigenen Ding”, andere greifen auf bestehende Funksysteme zurück und dann gibt es da ja auch noch die kabelgebundenen Bussysteme. Doch was ist nun das richtige Smart Home System für mich?

Dazu sollte man sich drei Grundfragen stellen:

  • Wieviel Budget habe ich für meinen Smart Home Einstieg?
  • Habe ich die Möglichkeit Kabel zu verlegen – oder sollte es eine Funklösung werden?
  • Welche Bereiche und Gewerke möchte ich automatisieren?

Für die Häuschenbauer sind die Kabelsysteme sicher auf den ersten Blick die interessantesten. Zum einen ist das Medium Kabel weniger störanfällig als eine Funkübertragung und zum anderen entfällt das lästige Wechseln von Batterien bei den Funkaktoren.

KNX

Bei den kabelgebundenen Systemen fällt wohl vielen in erster Linie KNX ein. Dabei handelt es sich um ein Bussystem, welches bis vor einigen Jahren noch unter dem Namen EIB bekannt war. EIB steht für “Europäischer Installationsbus” und wurde im Jahr 1999 nach dem Zusammenschluss mit weiteren Europäischen Vereinigungen wie der BCI und European Home System Association in KNX umbenannt. Aber auch heute noch sind Komponenten des EIB Systems mit dem KNX Bus kompatibel.

KNX ist vorrangig für die Gebäudesteuerung entwickelt worden und wird Stand heute von vielen Herstellern und starken Marken der Elektroinstallationsbranche unterstützt. Das Prinzip ist recht einfach, alle Komponenten benutzen eine gemeinsame Busleitung auf welcher Sie Daten austauschen. Ein großer Anteil der Daten, welche über die Leitung gehen sind nicht etwa Steuerbefehle wie Licht an / Licht aus, sondern Adressinformationen – von wem die Daten kommen und an welchen Empfänger sie gerichtet sind. Daher muss der Zugriff auf die Busleitung geregelt sein, denn das KNX System funktioniert dezentral. Es gibt keinen zentralen Server oder ähnliches, die “Intelligenz” ist gleichmäßig über das alle Teilnehmer verteilt. Hat natürlich den großen Vorteil, wenn denn mal eine Komponente ausfällt, das somit nur der Bereich dieser Komponente beeinträchtigt ist. Alle anderen Komponenten funktionieren im System weiter.

Loxone

Entgegen dem KNX System wird das kabelgebundene Smart Home System von Loxone nicht dezentral, sondern zentral durch einen Server gesteuert. Die Verkabelung zu den Komponenten erfolgt sternförmig. Das heißt von den Sensoren (Temperatur-, Licht-, Bewegung, …) bis hin zum zentralen Punkt, welcher in der Regel der Schaltkasten ist. (beispielhafte Verkabelungsübersicht) Die Intelligenz ist demnach nicht verteilt wie in einem Bus, sondern wird Zentral durch den Server abgebildet. Dieser bietet viele Schnittstellen für sogenannte Extension Units – also Erweiterungseinheiten. Darunter DMXDimmerInfrarotEnOceanModbus Erweiterung (zum Auslesen von Gas oder Stromzählern) sowie eine Multimedia Extension. Im übrigen gibt es auch eine KNX Schnittstelle, so das der Loxone Miniserver auch an eine vorhandene KNX Installation angeschlossen werden kann und deren Komponenten mit in das Loxone System einbindet.

Ganz ohne Funk geht es manchmal nun doch nicht, vor allem bei Rauchmeldern, Heizkörperthermostaten oder Funksteckdosen – falls man nachrüsten muss. Ausserdem haben Funkkomponenten einen DiY (do it yourself) Charm. Sie lassen sich recht flexibel schnell und vor allem meist ohne Elektriker nachrüsten. Dafür hat Loxone die Airbase Entension mit einem Loxone eigenen Funksystem. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes proprietäres Funksystem, heißt es ist nur mit Funk Komponenten von Loxone Air kompatibel.

Funksysteme im Smart Home

Es gibt viele andere Hersteller, welche auch auf eigene Funkprotokolle setzen. Dies hat den Vorteil das diese Komponenten meist kostengünstiger sind, gegenüber offenen Standards – da sie keine Zertifizierungs- oder Lizenzgebühren zahlen müssen.

Homematic, RWE, MAX! & Co.

Der ostfriesischen Hersteller eQ-3 sei hier als Pionier des Smart Home genannt. Damals mit seinem FS20 System, welches inzwischen eingestellt wurde, ist das Homematic System aus dem Hause eQ-3 zu einer äußerst beliebten Alternative geworden. Auch das Homematic System ist proprietär, allerdings ist das Portfolio an Komponenten recht groß und reicht von der Heizungssteuerung über Licht, Sicherheits- und Umwelt Komponenten.

Auch das aus der Werbung bekannte RWE SmartHome basiert auf Komponenten des ostfriesischen Herstellers. Die Zentrale und vor allem deren Oberfläche unterscheidet sich jedoch deutlich vom dem Homematic System und ist etwas moderner in der Struktur.

Wer allein seine Heizung automatisieren möchte, sollte sich die MAX! Serie von eQ-3 ansehen. Die recht günstigen Heizkörperthermostate und Fensterkontakte kommunizieren mit dem Cube – der Zentrale. Dieser lässt sich per Smartphone steuern.

Max! Heizungssteuerung
Max! Heizungssteuerung

Zu beachten sei hier – auch wenn die Homematic, RWE sowie auch MAX! Komponenten aus dem gleichen Haus kommen, sind diese untereinander nicht kompatibel! Dies ist die Kehrseite der Medaille.

In einigen Fällen können solche Systeme wirklich von Vorteil sein, denn wenn man nur ein Gewerk automatisieren möchte, so sind diese Systeme die kostengünstigste Alternative – bestes Beispiel ist hier wohl die MAX! Heizungssteuerung. Zu bedenken sei bei proprietären Systemen auf jeden Fall, dass man ausschließlich auf Komponenten dieses Herstellers zurückgreifen kann. Was ist wenn der Hersteller das System in ein paar Jahren einstellt? Kann ich dann im Falle eines Defektes die Komponente durch eine identische ersetzen? Wie erweitere ich dann mein Smart Home System?

Wie anfangs erwähnt, gibt es bislang nicht den einen Funkstandard für das Smart Home, daher versuchen sich viele Hersteller mit ihren eigenen Funksystemen oder setzen auf bestehende, in anderen Bereichen bewährte Technologien auf.

Radio Frequenz 433Mhz

Eines dieser Funksyteme ist das 433Mhz Band RF- was für Radiofrequenz steht. Jeder hatte sicher schonmal mindestens ein Gerät mit 433Mhz Funkfrequenz. Diese wird zum Beispiel bei Babyphonen oder den “Baumarkt” Steckdosen verwendet. Eine unzählige Anzahl an no-name Herstellern nutzt dieses Frequenzband – und daher sind Überlagerungen auch sehr wahrscheinlich. Ausserdem gibt es in dieser Frequenz keinen Rückkanal. Das heißt, die Zentrale sendet einen Befehl um zum Beispiel die Steckdose einzuschalten. Ob das Signal angekommen ist, weiß die Zentrale nicht, denn Sie erhält keine Bestätigung von der Steckdose darüber. Wichtig sind ist dieser Rückkanal vor allem bei Sicherheitsrelevanten Komponenten wie zum Bespiel Türschlössern. Daher funken diese dann meist im 800 Mhz Bereich – welcher wiederum über einen Rückkanal verfügt.

Durch den wahnsinnig günstigen Preis, können Komponenten auf der Radio Frequenz wirklich interessant sein. Stell dir mal vor, du nimmst Baumarkt Funksteckdosen und kannst mit diesen in der Hausautomatisierung starten. Wenn dir der Gedanke gefällt schau dir mal “Homewizard” an. Diese Zentrale funkt auf RF 433Mhz und kann mit Komponenten von CoCo oder aber auch von Homeeasy kommunizieren.

Bild @ crissxcross
Homwziard Zentrale und Komponenten

Neben Schaltern, Steckdosen, Unterputzaktoren, Bewegungsmeldern, Regen- und Windmessern, gibt es seit diesem Winter auch ein Heizkörperthermostat. Damit ist das Portfolio recht rund, so dass man fast alle Gewerke automatisieren kann.

DECT

Leider nur auf den Bereich Sicherheit begrenzt versucht sich der Festnetz Telefon Marktführer Gigaset im Smart Home. Natürlich setzt man auch hier in seiner Gigaset Elements Reihe auf den DECT Standard. Im speziellen auf DECT ULE – dies ist ein abgewandelter Standard, entstanden aus dem DECT Protokoll. Das DECT ULE Funksystem ist besonders energiesparend, so das auch batteriebetriebene Sensoren damit eine relativ lange Betriebszeit aufweisen. ULE steht übrigens für Ultra Low Energie. Wenn man sich DECT etwas genauer betrachtet, so ist es doch eigentlich das perfekte Funksystem für das Smart Home. Auf dem 1800 Mhz Band auf welchem DECT funkt ist es recht ungestört da es dort keine Fremdanwendungen gibt und auch die Reichweite von DECT relativ hoch.

Gigaset Elements Smart Home System
Gigaset Elements Smart Home System

Neben Gigaset setzt auch noch der Berliner Routerhersteller AVM auf diesen Standard. Die FRITZ!Box, welche in allen Modellen die mit der Ziffer 7 beginnen, DECT integriert hat,  kann inzwischen auch ein bisschen Smart Home. Aktuell gibt es leider nur eine DECT Steckdose, welche neben Strom messen auch Zeit oder App gesteuert geschalten werden kann und leider sind beide Systeme untereinander nicht kompatibel.

Bluetooth

Andere wiederum wie Archos oder Elgato setzen auf den Bluetooth Standard. Auch hier greift man auf den abgewandelten Standard Bluetooth LE (Low Energy) zurück, damit dieser in batteriebetriebenen Sensoren zum Einsatz kommen kann. Wer damals Klingeltöne oder Bilder von seinem Nokia Handy auf das Ericsson seines Kumpels senden wollte wird die Probleme vielleicht noch kennen. Man konnte im besten Fall eine Verbindung herstellen, aber die Handys wollten einfach nicht miteinander reden. Dies liegt an den vielen verschiedenen Protokollen welche eine Interoperabilität verhindern. So sind auch hier die verschiedenen Systeme meist untereinander nicht kompatibel.

Archos Smart Home System
Archos Smart Home System

EnOcean

DECT ULE und auch Bluetooth LE versuchen durch ein möglichst Energiesparendes Funkprotokoll eine lange Lebensdauer der batteriebetriebenen Sensoren zu erreichen. Wäre es da nicht toll, wenn man komplett auf die Batterien verzichten könnte?

EnOcean Aktoren und Sensoren funktionieren in der Regel völlig ohne Batterien. Die Komponenten arbeiten mit dem sogenannten “Energie Harvesting”. Sie verwenden also Methoden der alternativen Energiegewinnung wie Solarzellen, Windenergie oder kinetische Energie, welche in elektrische Energie umgewandelt wird. Das funktioniert zum Beispiel beim drücken eines Schalters. Bekanntestes Beispiel ist hier der Philips Hue Tab – der Lichtschalter für die bunten LED Leuchten von Philips.

Bislang ist die Verbreitung im privaten Bereich von EnOcean noch sehr gering – das liegt vor allem an den recht hohen Preisen für die Komponenten. Auch EnoCean muss, wie deroben beschriebene 433Mhz Funk, auf einen Rückkanal verzichten. Dies liegt daran, das die Energie aus der alternativen Energiegewinnung nicht hoch genug ist um eine Zwei Wege Kommunikation zu realisieren. Inzwischen wurde das Protokoll um einen Rückkanal erweitert, allerdings sind diese Komponenten dann wieder batteriebetrieben oder netzgespeißt.

WLAN

Fast jedes Gerät Zuhause funkt inzwischen per WLAN mit dem heimischen Router. Sei es das Tablet, Smartphone, der Fernseher oder der  Wecker. Da muss man sich doch die Frage stellen, warum das Smart Home nicht einfach auf WLAN aufgebaut wird. Ist ja schließlich in fast jedem Haushalt verfügbar. WLAN wurde entwickelt um große Datenmengen schnell zu transportieren. Das hat seinen Preis und zwar im Energieverbrauch. WLAN ist sehr Energiehungrig und kann daher nur in aktiven Komponenten wie Funksteckdosen zum Einsatz kommen. So bietet neben Belkin inzwischen auch D-Link, Edimax und viele weitere WLAN Steckdosen an. Der Vorteil von WLAN Komponenten ist, das man keine zusätzliche Zentrale benötigt, da die Komponenten direkt am Router angemeldet -und dann per App  gesteuert werden können.

Bild @ crissxcross
D-Link WLAN Steckdoese und Motion Sensor

Zigbee

Eigentlich ein fast perfekt erscheinendes Funksystem für das Smart Home ist Zigbee. Die beliebten bunten Leuchten “Philips Hue” funken zum Beispiel auf diesem Funksystem, sowie auch Belkin WeMo LEDs oder die Osram Lightify. Zigbee hat einen sehr geringen Energieverbrauch und kann somit problemlos in batteriebetriebenen Komponenten zum Einsatz kommen. Leider hat Zigbee ein ähnliches Problem wie Bluetooth. Zwar finden die Komponenten eine gemeinsame Funkschicht, doch gibt es zu viele verschiedene Protokolle. Dieses Problem wollte man lösen, indem man sogenannte Anwenderprofile eingeführt hat. So gibt es neben dem Energy Profil auch ein Smart Home Profil – doch davon wiederum verschiedene Versionen, welche untereinander nicht kompatibel sind.

Z-Wave

Z-Wave wurde einst speziell für die drahtlose Kommunikation in Wohnhäusern entwickelt und funkt auf dem nicht so überfüllten 868MHz Band – welches auch für Industrie und Medizinanwendungen genutzt wird. Neben einer Meshnetzwerk Technik (aktive Komponenten fungieren als Repeater) ist das Z-Wave Funksystem aus sehr sparsam im Energieverbrauch.

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Fibaro Home Center Lite im Vergleich zum großen HC2

Die Z-Wave Alliance sichert eine 100% Kompatibilität aller Z-Wave Geräte untereinander zu. Dies soll durch Standards und Zertifizierungen gewährleistet werden. Die Zertifizierungen sind mitunter ein Grund, warum die Komponenten teurer als die von proprietären Systemen sind. Inzwischen zählt die Z-Wave Alliance mehr als 300 Hersteller, welche auf das Z-Wave Funksystem setzen. In Deutschland wird demnächst der Powerline Spezialist “Devolo” sein Z-Wave basiertes System “Home Control” vorstellen. Ausserdem haben Schwaiger sowie D-Link ebenfalls Smart Home Systeme auf dem Z-Wave System angekündigt.

Alles in einem – Homee!

So viele verschiedene Funksysteme im Smart Home, alle haben ihre Nach- aber natürlich auch ihre Vorteile. Wäre doch sinnvoll alle in eine Zentrale zu bauen. Ja, aber … dies würde die Kosten der Zentrale in unnötige Höhen treiben, denn nicht jeder benötigt zwingend alle Funksysteme bei sich zu Hause. Das haben sich auch die Jungs des deutschen Kickstarter Unternehmens “Codeatelier” gedacht und entwarfen eine modular aufgebaute Smart Home Zentrale, welche stark an große Lego Steine erinnert.

Der weiße Brain Cube wird per WLAN in das heimische Netzwerk eingebunden und kann dann mit einem türkisen Stein per EnOcean oder einem lila farbigen Stein mit Z-Wave erweitert werden. Zigbee ist geplant, wann aber der orangene Stein kommt ist noch nicht bekannt.

Homee Cube + Z-Wave Würfel mit Danfoss Thermostat und Fibaro Steckdose
Homee Cube + Z-Wave Würfel mit Danfoss Thermostat und Fibaro Steckdose

Aber auch andere Hersteller setzen bereits oder werden auf Systeme mit kombinierten Funksystemen setzen. So will auch der TV Zubehör Hersteller Schwaiger neben Z-Wave das Zigbee Funksystem in seiner Zentrale verbauen. Die Firma “Rademacher”, bekannt aus der Antriebstechnik für Jalousien, Markisen und Rollos hat in ihrer Zentrale “Homepilot” zwar ein proprietäres Funksystem integriert aber lässt die Möglichkeit offen, die Zentrale per USB Stick mit Z-Wave zu erweitern.

Es herrscht also noch babylonisches Chaos im Smart Home – einen einheitlichen Standard gibt es nicht und so behelfen sich einige Hersteller mit Ihrem “eigenen Ding” oder greifen auf bestehende Funksysteme aus anderen Bereichen zurück.

Was ist nun das “richtige” Samrt Home System? – Ich denke das muss jeder für sich, abhängig vom Ziel und Geldbeutel entscheiden. Hat man die Möglichkeit im Hausbau oder Sanierung, Renovierung Kabel zu ziehen, so sollte man das in jedem Fall tun. Nur die Kabel für den Bus Unterputzt legen kann später ein Segen sein und bringt beim Hausbau selbst nicht die immensen Mehrkosten.

© crissxcross
Homee Cube, Z-Wave Modul (lila) und Enocean Modul (türkis)

Für alle anderen in Eigentums- oder Mietwohnungen, wird sich in der Fülle an DiY Funksystemen sicher das richtige finden lassen. Prinzipiell sollte man vorausschauend planen und daher auf Zentralen setzen, welche mehrere Funkstandards vereinen. Möchte man nur einen Bereich, wie zum Beispiel die Heizungssteuerung automatisieren, so sind proprietäre Systeme die günstigste Lösung.