ZigBee, Z-Wave of WLAN: Die beste draadlose standaard

Enigiemand wat al ooit desperaat probeer het om in die middel van die woud of op die snelweg op die internet te blaai, weet hoe belangrik stabiele radioverbindings is. Dieselfde geld ook vir slimhuistoestelle wat sonder inmenging in die huis met mekaar behoort te kan kommunikeer. Want net soos slimfone, kommunikeer radiogebaseerde slimhuisstelsels met behulp van elektromagnetiese golwe.
Radiostandaarde soos ZigBee, Z-Wave, WLAN of EnOcean is oor die algemeen gebaseer op die modulasie van radio- en mikrogolwe, wat tot die lae-frekwensie deel van die elektromagnetiese spektrum behoort. Die golf word op so 'n manier verander dat dit inligting (beelde, taal, musiek, teks) kan vervoer. In Duitsland ken die Federale Netwerkagentskap frekwensies toe vir radioverkeer. Baie protokolle op die gebied van slimhuisradio gebruik óf die sogenaamde ISM-band (Industriële, Wetenskaplike en Mediese Band) tussen 2,4 en 2,5 GHz óf die SRD-band (Short Range Device) tussen 863 en 870 MHz.

Die draadlose standaarde vir die slimhuis is iewers tussen radiogolwe en infrarooi.

Foto: DASHAUS

Om slimhuistoestelle met 'n slimfoon of tablet te kan beheer, moet die slimhuisradiofrekwensie in 'n WLAN-sein vertaal word. Daarom is 'n radiobrug (ook poort of beheersentrum) nodig vir die meeste slimhuisstelsels. Dit is tuis aan die WLAN-roeteerder gekoppel.

Hoe verskil ZigBee, Z-Wave, WLAN & Co.?

Draadlose verbindings moet data veilig, vinnig en sonder inmenging oordra. Die vereistes verander egter na gelang van die toepassingsarea. Met videokonferensiestelsels moet hulle byvoorbeeld groot hoeveelhede data vervoer. Temperatuur- of bewegingsensors in slimhuise stuur aan die ander kant net klein datapakkies. Hier moet die draadlose standaard hoofsaaklik ekonomies werk sodat die batterye so lank as moontlik hou.
Bandwydte
'n Radiostandaard gebruik 'n sekere frekwensiereeks. Die bandwydte wys die afstand tussen die boonste en onderste frekwensies in hierdie reeks. Die meeste draadlose roeteerders gebruik byvoorbeeld 'n frekwensiereeks van 2,4 tot 2,4835 GHz. Die bandwydte in hierdie geval is 83,5 MHz. Hoe groter die bandwydte, hoe meer data kan versend word.
kanale
Om inmenging te vermy, moet daar 'n gaping tussen een kanaal en die volgende wees. Vir WLAN-netwerke in die 2,4 GHz-frekwensieband is vier nie-oorvleuelende kanale beskikbaar met 'n kanaalwydte van 20 MHz en 'n spasiëring van 5 MHz.
Transmissie spoed
Die transmissietempo is baie belangrik vir draadlose internet. Om hierdie rede het WLAN homself gevestig as die draadlose standaard vir skootrekenaars, rekenaars en slimfone. Roeter met die standaard Wifi 5 (802.11 ac) bestuur tot 1.300 Mbit/s. Dit is genoeg om reekse gemaklik te stroom. Die Z-Wave Smart Home draadlose standaard kom teen 9,6 Kbit / s in vergelyking. Dit is genoeg om opdragte tussen skakelaars en sensors te stuur.

Hoë oordragkoerse is nodig vir videokletse. WLAN is hier baie geskik as 'n radiostandaard.

Foto: iStock / FilippoBacci

Reeks
Vervaardigers spesifiseer dikwels die reeks in die buitelug vir 'n draadlose verbinding. In geslote kamers vertraag hindernisse egter die oordrag van elektromagnetiese golwe. Veral liggewig-konstruksie-elemente van gipsbord, mure met staalelemente en waterpype meng in met radio-oordrag. WLAN het 'n teoretiese reikwydte van 300 meter - maar in die praktyk daal die seinvlak na net 'n paar meter. Die frekwensie van die radiosein is ook deurslaggewend: hoe hoër, hoe korter die omvang.
Sekuriteit standaard
Draadlose oordrag is veral geneig tot datadiefstal. Om hierdie rede het alle draadlose standaarde in Smart Home draadloos 'n sekuriteitsprotokol wat die data enkripteer. Nietemin, geen draadlose standaard is 100 persent veilig teen hacker-aanvalle nie. Lees ons artikel hieroor: Hoe veilig is 'n slimhuis?

Waarom nie dadelik WiFi vir alle slimhuistoestelle gebruik nie?

95 persent van alle Duitsers het 'n internetverbinding, die meeste van hulle met 'n WLAN-roeteerder. So hoekom nie WLAN as die standaard vir slimhuisstelsels gebruik nie? Daar is verskeie redes hiervoor:
 

Hoë energieverbruik
In vergelyking met ander draadlose verbindings, het WLAN 'n hoë transmissietempo. Dit beteken ook dat WiFi-toestelle baie energie verbruik. Dit is veral nadelig vir battery-aangedrewe toestelle. Die hoë bandwydte en hoë spoed is nie nodig vir klein sensors wat net kort boodskappe uitstuur nie.
 

Oorvleuel
Versteurings vind plaas, veral in woonstelgeboue, wanneer te veel toestelle in naburige WLAN-netwerke die 2,4 GHz-frekwensiereeks gebruik.
 

Beperkte reeks
Seininterferensie van ander toestelle wat dieselfde frekwensieband gebruik, verminder ook die omvang van die radioskakel.

Tuis- en Tegnologie-radiostandaarddraad: onontbeerlik vir die slimhuis van die toekoms Google, Apple en Kie. teenwoordig: Thread - waarskynlik die mees veelsydige IoT-standaard in die wêreld. Apple HomeKit maak ook oop.

Wat is die verskil tussen oop en eie draadlose standaarde?

  • Met oop radiostandaarde soos ZigBee en Bluetooth is die tegnologie vrylik beskikbaar vir alle vervaardigers. Dikwels ontwikkel verskeie maatskappye die protokolle in 'n sambreelorganisasie. Die voordeel is 'n hoë vlak van verenigbaarheid, selfs met verskillende slimhuisstelsels. Homee is 'n goeie voorbeeld van 'n heeltemal oop slimhuisstelsel waaraan alle toestelle gekoppel kan word wat oop radiostandaarde gebruik.
     
  • In die geval van eie (geslote) radiostandaarde soos Homematic IP, ontwikkel 'n vervaardiger sy eie protokol. Dit verseker 'n hoër vlak van sekuriteit tydens data-oordrag. Die slimhuistoestelle kan slegs aan toestelle van dieselfde vervaardiger gekoppel word. Hierdie struikelblok kan met die toepaslike versoenbaarheid omseil word deur "gom-apps" soos IFTTT of die Alexa-toepassing te gebruik.
     
  • In die geval van oop radiostandaarde is die kode van die protokol oopbron. Dit beteken dat enige vervaardiger veranderinge kan aanbring. Toestelle met dieselfde radiostandaard is dus nie noodwendig met mekaar versoenbaar nie. Aangesien baie vervaardigers egter wil hê dat hul produkte aan soveel verskillende stelsels as moontlik gekoppel kan word, is versoenbaarheid waarskynlik.

Slim huis draadlose standaarde in vergelyking

 
 

Maks.
oordrag-
koers

ryk-
uitspansel 
(Binne)

frekwensie-
gebied

energie-
verbruik

gebruik

Vervaardiger

DRAADLOSE INTERNET TOEGANG

1.000-1.300
Mbit/s (WiFi5)

50 m

2,4-2,48 GHz
5,0-5,7 GHz

hoog

Draadloos
Internet

Belkin WeMo

DLink

Tado

Google Home

Netatmo
Slim huis

ring

Bluetooth 5.0
Lae energie
(BLE)

1-3 Mbit/s

10 m

2.40-2.48 MHz

laag

Slim huis toestelle
veral in
Gebied onder-
houding,
Drabare items

ZigBee

250 kbit/s

10-15 m

2,4 GHz

laag

gebou-
outomatisering

Philips Hue

Ikea Tradfri

Osram

Xiaomi

Samsung
Slim dinge

Homee Smart Home

Z-golf

9,6-40 kbps

30 m

868 MHz

laag

gebou-
outomatisering

Fibaro

Honeywell

Neo

Samsung SmartThings

Tuis
Slim huis

Devolo

Merten

EnOcean

125 kbit/s

30 m

868 MHz

baie laag

temperatuur-
sensors,
toonbank

Siemens

Mediola

Homee Smart Home

Somfy

Wago

Huisies
/ BidCoS

9,6 kbps

20-30 m

868-869,52 MHz

laag

Energie mana-
gement,
veiligheid,
beligting,
Lugversorging

HomeMatic

Maks!

Qivicon / magenta
Slim Huis

Innogy

DectULE

1,1 Mbit/s

30-50 m

1.89-1.90 MHz

laag

gebou-
outomatisering

Magenta slimhuis

AVM

Gigaset

Radiostandaarde: voordele en nadele in 'n oogopslag

1. DRAADLOSE INTERNET TOEGANG

Reeds in die 1970's was daar pogings om radioskakels vir vinnige data-oordrag uit te vind. In 1971 het die ALOHAnet-netwerk sewe rekenaars op vier verskillende Hawaiiaanse eilande verbind met die Aloha-radioprotokol. Die IEEE 802 word vandag oral gebruik.11 radioprotokol bestaan ​​sedert 1997. Twee jaar later is die WiFi Alliance gestig met die doel om WLAN-toestelle te sertifiseer en die tegnologie verder te ontwikkel.

Ring se slimdeurklokkie kommunikeer met 'n Alexa-toestel via WiFi.

Foto: Ring

funksionaliteit

  1. Huidige WiFi-netwerke is gebaseer op die IEEE-802 draadlose standaarde.11n en 802.11ac (WiFi 4 en WiFi 5).
     
  2. Die teoretiese oordragtempo is 600 Mbit/s of 1500 Mbit/s. In die praktyk is die datatempo egter laer omdat baie routers nie veelvuldige datastrome parallel kan ontvang nie.
     
  3. WLAN-roeteerders gebruik die 2,4 GHz frekwensieband met vier nie-oorvleuelende kanale, nuwer modelle gebruik ook die 5 GHz frekwensieband met 19 kanale.
     

voordele

  • vir seker
  • hoë oordragtempo
     

nadeel

  • energie intensief
  • Gereelde onderbrekings as gevolg van die hoë aantal gebruikers, veral in die 2,4 GHZ-band
  • in die 5GHz laer reeks as gevolg van die hoë frekwensie
     

Aansoeke
Ten spyte van sy honger na energie, speel die WLAN-radiostandaard 'n groot rol in die opstel van 'n slimhuis:
 

  • in kommunikasie tussen Smart Home Hub en router
  • vir toestelle soos slim-TV's en kameras wat groot hoeveelhede data (video's) oordra
     

Slimhuisstelsels met WLAN

  • Belkin WeMo
  • D-skakel
  • Tado
  • Google Home
  • Netatmo Smart Home
  • Ring (slim video deurklokkies)

2. Bluetooth Lae Energie (BLE, 5.0)

In 1998 het Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba en Intel die Bluetooth-standaard ontwikkel. In 1999 het die Bluetooth Special Interest Group (BT SIG) die spesifikasies vir die eerste Bluetooth-protokol gepubliseer. In die daaropvolgende jare het Bluetooth een van die belangrikste radiostandaarde geword vir draadlose transmissie tussen selfone en rekenaars, asook vir Bluetooth-oorfone. Vanaf weergawe 4.0 dit gebruik aansienlik minder energie, vandaar die benaming Lae Energie (Bluetooth LE).

Weens die kort reikafstand is Bluetooth minder geskik vir die slimhuis. Die draadlose standaard is meer geskik om na musiek deur draadlose oorfone te luister.

Foto: Sennheiser

funksionaliteit
Soos WLAN, gebruik die Bluetooth-radiostandaard die ISM-band tussen 2.402 en 2.480 GHz.

  1. Die sender toestel (meester) sinchroniseer met die ontvanger toestel (slaaf). Beide toestelle moet die verbinding hiervoor magtig.
     
  2. Sender en ontvanger vestig 'n punt-tot-punt-verbinding in 'n sogenaamde pico-netwerk. Elke toestel het 'n 48-bis adres wat dit identifiseer.
     
  3. Die stasie verander binne frekwensieband 1.600 keer per sekonde die frekwensie (frekwensie hop metode). Die ontvanger soek elke 2 sekondes vir seine vanaf die sender totdat die verbinding tot stand gebring is.
     

voordele

  • wydverspreid, dus hoë verenigbaarheid
  • lae energie
     

nadeel

  • kort afstand
  • swak stabiliteit
     

Aansoeke
Min vervaardigers maak staat op Bluetooth op die gebied van tuisoutomatisering en sekuriteit, maar dit is een van die voorste draadlose standaarde vir draagbare en vermaaklikheidselektronika. Nuttige toepassings in die slimhuis-area is byvoorbeeld elektroniese deurslotte of slim motorhuisdeuropeners.

3. ZigBee

In 2002 het verskeie maatskappye die ZigBee Alliance gestig. Die radiostandaard is bedoel om data-oordrag in netwerke met lae datavolumes en minimale energieverbruik moontlik te maak. In die daaropvolgende jare het ZigBee homself gevestig as die toonaangewende tegnologie in industriële outomatisering, veral vir die beheer van skakelaars en sensors.

Weens sy lae vatbaarheid vir mislukking, is ZigBee voorbestem vir die slim huis. Philips Hue is onder meer gebaseer op ZigBee as 'n slim lig.

Foto: Philips

funksionaliteit

  1. Soos Bluetooth, gebruik ZigBee die IEEE-standaard 802.15de.4 en brei die protokol met drie lae uit.
     
  2. In 'n maasnetwerk ontvang die individuele slimhuistoestelle nie noodwendig net boodskappe vanaf die sentrale poort nie. Elke toestel word baie meer van 'n netwerknodus en kan inligting oordra. Byvoorbeeld, lampe en temperatuursensors wat aan die spilpunt gekoppel is, kommunikeer ook met mekaar.
     
  3. As die hub faal, ontvang die lamp steeds die opdrag "Gaan voort lamp " van die temperatuursensor. In groot woonstelle en huise met verskeie kamers werk die verbinding gewoonlik sonder inmenging ten spyte van die mure.
     

Aansoeke
Slimhuistoestelle in huisoutomatisering soos slim verwarmingsbeheer, venster- en deursensors of ligte gebruik ZigBee die meeste.
voordele

  • lae energieverbruik
  • lae vatbaarheid vir mislukking
  • hoë verspreiding, vandaar 'n groot verskeidenheid vervaardigers


nadeel

  • geen
     

Slimhuisstelsels met ZigBee

  • Philips Hue
  • Ikea Tradfri
  • Osram
  • Xiaomi
  • Samsung SmartThings
  • Homee Smart Home
  • Bosch

4de. Z-golf

In 1999 het die Deense maatskappy Zensys die Z-Wave-radiostandaard ontwikkel as 'n eie tegnologie. In 2005 het verskeie vervaardigers die Z-Wave Alliance gestig, wat lede soos Huawei en Fibaro het. Die tegnologiemaatskappy "Silicon Labs" besit nou die regte vir die tegnologie. Aan die einde van 2019 het Silicon Labs aangekondig dat hulle Z-Wave 'n oop draadlose standaard wil maak. 

Z-Wave is baie gewild onder vervaardigers van slimhuistoestelle. Die slim sensor van Fibaro meet beweging, temperatuur en lig en is gebaseer op Z-Wave as die draadlose standaard.

Foto: Fibaro

funksionaliteit

  1. Die data word oorgedra in die 868 MHz frekwensie reeks met 'n frekwensie verskuiwing van 20 kHz.
     
  2. Z-Wave-toestelle vorm 'n netwerk wat 'n unieke ID het. Elke toestel binne die netwerk het 'n ID wat in die ingeboude skyfie gedefinieer word.
     
  3. Soos met ZigBee, kommunikeer die toestelle met mekaar in 'n maasnetwerk soortgelyk aan maasherhalers. Die draadlose netwerk loop gladder hoe meer elektrisiteit-aangedrewe toestelle in die slimhuis geïntegreer word.
     
  4. Die ontvanger moet elke boodskap erken.
     

voordele

  • Lae-interferensie danksy die gebruik van die 868 MHz frekwensieband 
  • lae energieverbruik
  • hoë verspreiding, vandaar 'n groot verskeidenheid vervaardigers
  • tot 232 toestelle kan aan mekaar gekoppel word
     

nadeel

  • lae oordragtempo, maar voldoende vir klein sensors
     

Slimhuisstelsels met Z-Wave

  • Fibaro
  • Honeywell
  • Neo
  • Samsung SmartThings
  • Homee Smart Home
  • Devolo
  • Merten
  • Vivint Smart Home

5. EnOcean

In 2001 het Siemens EnOcean GmbH gestig met die doel om 'n protokol vir draadlose kommunikasie in die industrie te ontwikkel. Die EnOcean Alliance, wat in 2008 gestig is, sluit meer as 400 maatskappye in, insluitend Honeywell, IBM en Microsoft.

Enocean-toestelle genereer hul eie elektrisiteitsbehoeftes bloot met die druk van 'n knoppie. Homee se Smart Home is een manier om die draadlose standaard te gebruik.

Foto: Homee

funksionaliteit
Die EnOcean draadlose standaard gebruik die beginsel van energie-oes. Die sensors het nie 'n battery nodig nie.
 

  1. 'n Energie-omskakelaar genereer elektrisiteit uit 'n beweging soos om 'n ligskakelaar te druk.
     
  2. Mini sonselle word aangedryf deur elektrisiteit van byvoorbeeld ligbronne.
     
  3. Peltier-elemente genereer elektrisiteit deur temperatuurverskille, byvoorbeeld tussen die verkoeler en die omgewing. ’n Temperatuurverskil van twee grade is genoeg.
     

voordele

  • amper geen energieverbruik nie
     

nadeel

  • slegs geskik vir klein sensors en klein hoeveelhede data
     

Aansoeke
Die baie lae-energie radiostandaard word gebruik deur slimhuistoestelle wat kort boodskappe of opdragte stuur. Hierdie is:
 

  • Bewegingsensors of bewegingsdetektors
  • Temperatuur sensors
  • CO2 sensors
     

Slimhuisstelsels met EnOcean

  • Siemens
  • Mediola
  • Homee Smart Home
  • Somfy
  • Wago
  • Eltako (sekuriteitstegnologie)
  • NodOn (bewegingsdetektor)

6de. Homematic IP (BidCoS)

Agter die Homematic IP-handelsmerk is die eie radiostandaard BidCoS (Bidirectional Communication Standard). Die uitvinder is die Duitse tegnologiemaatskappy eQ-3, gestig in 2007, wat sy Homematic IP-standaard ontwikkel het vir sy eie slimhuisstelsels (maks!, Homematic), maar stel dit ook beskikbaar aan sy samewerkingsvennote Innogy en Qivicon. Qivicon is 'n groot slimhuisplatform wat ook die basis is vir die Qivicon / Magenta SmartHome, byvoorbeeld.

Homematic IP is 'n eie radio, die toestelle werk deur samewerking maar ook met Magenta en Innogy.

Foto: Homematic IP

funksionaliteit

  1. Die BidCoS is 'n tweerigtingprotokol. Dit beteken dat die ontvanger altyd 'n boodskap moet erken.
     
  2. Die radiostandaard stuur die data met AES-verifikasie en 128-bis-enkripsie oor.
     

voordele

  • hoë sekuriteit
     

nadeel

  • nie versoenbaar met ander slimhuisstelsels nie (behalwe vir samewerkingsvennote)
     

Slimhuisstelsels met Homematic IP / BidCoS

  • HomeMatic
  • Maks!
  • Qivicon / Magenta SmartHome
  • Innogy

7de. Besluit ULE

Die DECT-radiostandaard (vir Digital Enhanced Cordless Communication) het so vroeg as die 1990's versprei met die koms van koordlose telefone. Die Ultra Low Energy (ULE)-variant van die DECT-protokol is geoptimaliseer vir lae energieverbruik.

Dect Ule-toestelle kan direk via die Fritz gebruik word!Boks kan beheer word. Byvoorbeeld, die slimsok van AVM.

Foto: AVM

funksionaliteit

  1. DECT ULE staan ​​nie vir 'n enkele protokol nie, maar vir baie protokolle van verskillende vervaardigers in die 1ste.890-1.900 MHz-band.
     
  2. Om met mekaar te kommunikeer, benodig slimhuistoestelle wat die DECT ULE-protokol gebruik 'n poort as 'n sentrum vir inkomende en uitgaande boodskappe.
     

gebruik
Die radiostandaard word nie net in telefone en routers gebruik nie, maar ook in slim ligbronne en sensors.
voordele

  • Lae-interferensie danksy sy eie frekwensieband
     

nadeel

  • betreklik min gebruik
     

Slimhuisstelsels met Dect ULE

  • Magenta Smart Home (Telekom)
  • AVM (Fritz!Boks)
  • Gigaset Elements Smart Home

Verbind verskillende standaarde

Openlik ontwerpte slimhuisstelsels bied die moontlikheid om verskillende draadlose standaarde te kombineer. ’n Wye verskeidenheid slimhuisstandaarde is geïntegreer in die beheersentrums van stelsels soos Magenta of Homee.
"Gom-apps" soos IFTTT, iHaus, Apple HomeKit, Google Assistant of Amazon Alexa dien ook as 'n brug tussen slimhuistoestelle met verskillende draadlose standaarde. In beginsel word inligting van verskeie toepassings in 'n sentrale toepassing geëvalueer. Die D-Link-sensor sal byvoorbeeld piep wanneer die Arlo-sensor beweging bespeur. Die voorvereiste is dat die individuele toestelle versoenbaar is met die geselekteerde kleeftoepassing.

KNX-RF: Brei die busstelsel uit met radiotoestelle

In die geval van nuwe geboue of 'n daaropvolgende installering van 'n slimhuis in 'n ou gebou, kan eienaars oorweeg of hulle die slimhuisbeheer via kabelinstallasie in plaas van radio wil implementeer. Óf die kragkabel kan gebruik word as 'n verbindingselement (kraglynstelsel) of 'n aparte busstelsel wat as 'n tweede lyn langs die kraglyn loop (KNX-stelsel). Die KNX-bus maak die integrasie van slimhuistoestelle van verskillende vervaardigers moontlik en kan gekombineer word met Powerline en Ethernet.
Vir die KNX-stelsel is daar nou ook 'n hibriede oplossing wat bestaan ​​uit bedrade en radiogebaseerde toestelle wat via dieselfde gebruikerskoppelvlak beheer kan word. Dit is byvoorbeeld nuttig om 'n bedrade slimhuis met bykomende funksies uit te brei. Die toepaslike radiostandaard word KNX-RF genoem. 'n Suiwer draadlose slimhuis kan ook met hierdie tegnologie geïmplementeer word, soos ook moontlik is met die draadlose standaarde in die vergelyking hierbo. Aangesien die verbinding en programmering relatief kompleks is, is KNX-RF meer gemik op KNX-spesialiste en -eienaars wat KNX en KNX-RF wil kombineer.

Laat Jou Kommentaar

Please enter your comment!
Please enter your name here