Führender Funkstandard Z-Wave: Weltsprache im Smart Home

Der Z-Wave Funkstandard vereinheitlicht die Bedienung der Smart Home Welt. Geräte unterschiedlicher Hersteller aus allen Bereichen der Hausautomation können auf diese Weise miteinander vernetzt und bedient werden. Dieser Funkstandard wurde für die Anwendung im Bereich der privaten Hausautomation optimiert. Dabei kommunizieren die jeweiligen Sensoren und Aktoren nicht nur mit der Steuerungseinheit, sondern auch untereinander. Auf diese Weise wird ein äußerst stabiles Smart Home Netz geschaffen, welches gleichzeitig durch einen geringen Energieverbrauch überzeugt.

Z-Wave Smart Home @ z-wavealliance.org

Die Z-Wave Allianz - Vereinigung von Herstellern für ein vernetztes Smart Home

Mehr als 300 Hersteller bilden die Z-Wave Allianz und entwickeln und produzieren zahlreiche Produkte, die mittels des drahtlosen Funkstandards kommunizieren. Sitz der Allianz ist das US-amerikanische Milpitas in Kalifornien. Sechs Unternehmen zählen zu den Principal Members, also den Hauptmitgliedern, dieser Vereinigung. Dies sind Sigma Designs, Fakro, Evolve, Ingersoll-Rand, Jasco Products Company und Nortek. Gemeinsame Marketingaktivitäten, Fortbildungen im Bereich Anwendung und Entwicklung sowie die Weiterentwicklung des Funkstandards sind Aufgabenbereiche dieser Smart Home Allianz.

Die Mitgliedsunternehmen beschäftigen sich dabei mit allen Bereichen der Hausautomation. Von der Heizungs- und Lüftungssteuerung über Beleuchtung, Klimageräte und Alarmanlagen bis hin zu Energiezählern und sogar Audio- und Videogeräten können bis zu 231 Geräte mit der Steuerungseinheit und untereinander vernetzt werden.

Frequenzen und Funktionen des Z-Wave Standards

Z-Wave nutzt sowohl das SRD-Frequenzband (Short Range Devices - Kurzstreckenfunk), als auch ISM-Bänder (industrial, Scientific and Medical Band) mit Funkfrequenzen zwischen 850 und 950 MHz. Durch die Anwendung der Frequenzumtastung wird eine höhere Unempfindlichkeit gegen Störungen erreicht, ähnlich wie bei der analogen Frequenzmodulation. Geräte für die Hausautomation, die im Smart Home vernetzt werden sollen, haben eine Funkreichweite von mindestens 40 Metern in geschlossenen Gebäuden als Mindestvoraussetzung.

Eine Besonderheit beim Z-Wave Funkstandard ist die Vernetzung bzw. Funkvermaschung der verschiedenen Smart Home Geräte untereinander. Auf diese Weise wird eine hohe Netzstabilität auch dann erzielt, wenn die Verbindung eines einzelnen Gerätes zur Steuerungseinheit gestört ist. Zur Erhöhung der Sicherheit wird eine bidirektionale Kommunikation verwendet. Das bedeutet, dass angesprochene Geräte eine Bestätigung senden, wenn Befehle erfolgreich übermittelt wurden.

Geschichte des Z-Wave Standards für die Hausautomation

Die ersten Produkte sind seit dem Jahr 2004 auf dem Markt. Entwickelt wurde der Funkstandard für die Hausautomation ursprünglich von zwei dänischen Ingenieuren im Jahr 2001. Das Kopenhagener Unternehmen Zen-Sys verkaufte die Funktechnik an andere Unternehmen. Die Gründung der Z-Wave Allianz erfolgte dann im Jahr 2005. 2008 brachte die Merten GmbH (heute zu Schneider Eletric gehörend) als erster deutscher Hersteller Produkte mit diesem drahtlosen Standard für die Hausautomation auf den Smart Home Markt. 2009 wurde Zen-Sys von Simga Disgns übernommen, einem der heutigen Hauptmitglieder der Z-Wave Allianz.

Inzwischen sind über 1000 zertifizierter Produkte für die Hausautomation im Angebot, die den Funkstandard nutzen, weshalb Z-Wave heute der internationale Topplayer der Smart Home Welt sein dürfte. Im Jahr 2012 hat zudem die Internationale Fernmeldeunion (ITU) die hardwarenahen Protokollschichten (PHY und MAC) als weltweit anerkannten Standard G.9959 definiert.

Z-Wave basiertes Funknetz einrichten

Die einheitliche Funktionsweise macht das Z-Wave basierte Smart Home besonders anwenderfreundlich. Die Steuerzentrale kann mit maximal 231 weiteren Geräten vernetzt werden, sodass die Funkverbindung problemlos alle Bereiche der Hausautomation einschließen kann. Neben der Steuerungseinheit werden die genutzten Geräte in Sensoren (z. B. Temperaturfühler), Aktoren (z. B. Thermostate oder Schalter) und Fernbedienungen (sowohl fest montiert als auch mobil) unterteilt.

Zur Stabilisierung des Funknetzes verwendet Z-Wave die mit dem Stromnetz (220V) verbundenen Geräte untereinander als Router. Damit dies reibungslos funktioniert sollten solche Geräte allerdings mindestens 30 cm von Metallflächen entfernt angebracht werden. Netzgebundene Aktoren und Sensoren sind durchgehend aktiv und können daher bei Störungen Funksignale weiterleiten. Batteriebetriebene Geräte werden aus Gründen der Energieeinsparung nur bei Bedarf und in regelmäßigen Abständen aufgeweckt, um zu überprüfen, ob Signale von der Steuerungseinheit empfangen wurden. Bei den batteriebetriebenen Geräten gibt es allerdings Ausnahmen. So werden etwa Alarmgeber oder Türschlösser zur Erhöhung der Sicherheit durchgängig aktiviert.

Inklusion ist der Begriff, mit dem Z-Wave die Einbindung von Geräten in das Smart Home Netz bezeichnet. Dazu wird die Steuerzentrale in den Inklusions-Modus geschaltet. Die einzubindenden Geräte verfügen zum Teil über eine Autoinklusionsfunktion und erledigen diese Aufgabe selbst, sobald sie durch eine Netzanbindung oder durch Batterien mit Energie versorgt werden. Die Inklusion muss für jedes neue Gerät vorgenommen werden. Geräte, welche aus dem Netz genommen werden sollen, zum Beispiel weil sie nicht funktionstüchtig sind, werden durch die sogenannte Exklusion störungsfrei aus dem Smart Home Netz entfernt.

Z-Wave Produkte für die Hausautomation sind überaus kommunikativ. Um sich kennen zu lernen führt die Steuerzentrale nach der Inklusion automatisch ein Funk-Interview mit dem neuen Gerät. Batteriebetriebene Produkte können dabei in den Schlafmodus fallen und müssen dann wieder aktiviert werden, bis die Steuerzentrale das Ende des Interviews vermeldet.

Die Kommunikation der einzelnen Geräte für die Hausautomation untereinander wird bei Z-Wave als Assoziation bezeichnet. Es ist möglich, verschiedene Geräte in Assoziationsgruppen zusammen zu fassen, sodass bestimmte Ereignisse gleich mehrere Geräte ansprechen.

Grundsätzlich ist die Hausautomation bereits nach der Inklusion der Z-Wave Geräte betriebsbereit. Allerdings sorgt erst die anschließende Konfiguration dafür, dass sich das Smart Home an die eigenen Bedürfnisse anpasst.

Z-Wave versus ZigBee - Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Nicht selten wird der drahtlose Funkstandard Z-Wave für die Hausautomation mit dem Smart Home Standard ZigBee verglichen. Dabei bestehen bei beiden Systemen doch Unterschiede. Beide Standards nutzen drahtlose Technologien, verwenden lizenzfreie Frequenzbänder und zeichnen sich durch vermaschte Netzwerke aus. Während Z-Wave jedoch für den Endkunden und Massenmärkte konzipiert ist, zeichnet sich ZigBee eher als Produkt für Entwickler aus. Der Vorteil, dass ZigBee-Chips von mehreren unterschiedlichen Herstellern angeboten werden wird dadurch aufgehoben, dass diese in der Praxis so gut wie nicht kompatibel sind. Für Endkunden, die ihr Smart Home mit zahlreichen Geräten aus sämtlichen Bereichen der Hausautomation ausstatten möchten, stellt Z-Wave daher aktuell den lohnenswerteren Funkstandard dar.

Z-Wave setzt Maßstäbe in der Hausautomation

Für das eigene Smart Home ist Z-Wave in jedem Fall ein interessanter Funkstandard in der Hausautomation. Die Bedienung unterschiedlichster Geräte wird durch diesen Funkstandard vereinheitlicht und macht das so ausgerüstet Smart Home überaus bedienerfreundlich. Die Zwei-Wege-Kommunikation der Geräte sorgt für einen sicheren Datenaustausch und die Vermaschung des Netzes für ein hohe Funkstabilität. Verschiedene Hersteller bieten heute über 1.000 Z-Wave basierte Produkte an, von der Heizungssteuerung über die Beleuchtung bis hin zum Homeentertainment können alle Bereiche der Hausautomation miteinander verknüpft werden. Weitere Informationen erhalten Sie auf der Webseite von Z-Wave.

homeandsmart.de Redaktion

Selbständiger Service-Designer und Webseiten-Betreiber. Liebt sein Smart Home. Interessiert sich für Internet-Technologie, Wirtschaft, Technik, Internet of Things – einfach alles Digitale. Passionierter Macher. Entwickelt, baut und berät Internet-Portale. Der erste Tweet am Morgen: sicherlich von Kai. Das Thema: sicherlich das Neueste aus der Smart Home Welt.

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