ZigBee FAQ

Die wichtigsten Fragen und Antworten über den Smart Home Funkstandard ZigBee auf einem Blick.

Was ist Zigbee?

Zigbee ist ein offener Standard für drahtlose Kommunikation, der hauptsächlich für die Automatisierung von intelligenten Gebäuden und das Internet der Dinge (IoT) verwendet wird. Es verwendet ein eigenes kabelloses Netzwerkprotokoll, das auf dem IEEE 802.15.4-Standard basiert und eine niedrige Leistungsaufnahme, geringen Datenraten und eine geringe Latenzzeit bietet. Zigbee ist kompatibel mit anderen Standards wie Z-Wave und Bluetooth und wird in vielen Anwendungen wie Beleuchtungssteuerung, Thermostatsteuerung und Heimautomatisierung eingesetzt.

Zigbee wurde von der Connectivity Standards Alliance mit dem Ziel entwickelt, das Internet der Dinge (IoT) für möglichst viele Firmen und deren Geräte zu öffnen. Mitglieder dieser Allianz sind namhafte Hersteller für Smart Home Artikel und der Unterhaltungselektronik. 

Wie funktioniert Zigbee?

Zigbee funktioniert auf der Grundlage eines Mesh-Netzwerks, bei dem jeder Knoten (Gerät) im Netzwerk sowohl als Sender als auch als Empfänger fungiert. Jeder Knoten kann Daten direkt an einen anderen Knoten senden oder indirekt über mehrere andere Knoten im Netzwerk.

Das bedeutet im Detail:

1. Ein Gerät, das Daten senden möchte, sendet diese an seinen direkten Nachbarn. 
2. Der Nachbar, der die Daten empfängt, prüft, ob er das Zielgerät direkt erreichen kann. Wenn ja, sendet er die Daten direkt an das Zielgerät. Wenn nicht, leitet er die Daten an seinen eigenen Nachbarn weiter, bis sie ihr Ziel erreicht haben.
3. Auf diese Weise baut sich ein Mesh-Netzwerk auf, bei dem jeder Knoten eine Rolle in der Übertragung der Daten spielt.

Beispielsweise sendet ein Funktaster den Einschaltbefehl an smarte Lampen in seiner direkten Umgebung. Ist der Befehl nicht für diese Lampen bestimmt, senden diese den Befehl weiter an die nächsten Geräte, bis die Lampe erreicht wurde, für die der Einschaltbefehl gedacht war. Somit können auch Lampen erreicht werden, die eigentlich sehr weit vom Funktaster entfernt sind. Beispielsweise lässt sich damit eine Gartenbeleuchtung mit smarten Spots realisieren, ohne dass der Funktaster auch die letzte Lampe im entlegensten Winkel des Grundstücks direkt erreichen muss.

Was sind die Vorteile von Zigbee? 

Zigbee hat eine Reihe von Vorteilen, darunter:

1. Gut zum Nachrüsten geeignet: Durch das Funkprotokoll sind Zigbee-Geräte sehr gut als Nachrüstlösung geeignet, die eine zusätzliche Verkabelung überflüssig machen.  
2. Niedrige Leistungsaufnahme: Zigbee-Geräte sind nur dann aktiv, wenn sie Daten senden oder empfangen. Dies ermöglicht es, batteriebetriebene Geräte für lange Zeit ohne Batteriewechsel betreiben zu können.
3. Mesh-Netzwerk: Zigbee nutzt ein Mesh-Netzwerk, das es ermöglicht, dass jeder Knoten im Netzwerk sowohl als Sender als auch als Empfänger fungiert. Dies ermöglicht eine zuverlässige und robuste Kommunikation, auch in Umgebungen mit vielen Hindernissen.
4. Kompatibilität: Zigbee hat eine höhere Standardisierung als Bluetooth oder Wifi. Durch das große Netzwerk an teilnehmenden Unternehmen ist zudem eine gute Austauschbarkeit von Produkten gewährleistet (weniger Vendor Lock-in).
5. Skalierbarkeit: Zigbee-Netzwerke können einfach erweitert werden, indem neue Geräte hinzugefügt werden. Dabei unterstützt Zigbee große Netzwerke.

Welche Nachteile hat Zigbee?

• Zigbee benötigt eine Bridge zum Verteilen der Befehle. Ohne Bridge ist keine direkte Steuerung über ein Smartphone möglich. Außerdem ist beim Ausfall der Bridge das Netzwerk blockiert.
• Zigbee benutzt den 2,4 GHz Frequenzbereich, der schon generell durch WLAN- und Bluetooth-Geräte viel genutzt wird.
• Herstellerübergreifend ist eine Kompatibilität nicht zwingend gegeben. Die Hersteller können das Zigbee-Protokoll so verändern, dass nur ihre Geräte miteinander „reden” können.
• Die Lebensdauer von Batterien ist bei einzelnen Geräten dann sehr eingeschränkt, wenn sie häufig zum Senden und Empfangen „aufgeweckt” werden. Dies ist zum Beispiel bei stark frequentierten Bewegungsmeldern der Fall.

Welche Zigbee-Bridge sollte ich nutzen?

Es gibt viele verschiedene Zigbee-Bridges auf dem Markt, die von verschiedenen Herstellern angeboten werden. Es hängt von deinen Anforderungen und den verwendeten Zigbee-Geräten ab, welche Bridge am besten für dich geeignet ist. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die gewählte Bridge mit den vorhandenen Geräten und dem Smart-Home-System kompatibel ist.

Einige Beispiele für Zigbee-Bridges sind:

• Philips Hue Bridge
• Amazon Echo Plus
• Samsung SmartThings Hub

Im Artikel über Smart Home Hubs geben wir dir Tipps, wie du die passende Bridge bzw den passenden Hub findest.

Was ist Zigbee 3.0?

Zigbee 3.0 ist eine neuere Version des Zigbee-Protokolls, das eine Vereinheitlichung der verschiedenen Zigbee-Profile und -Funktionen bietet. Es ermöglicht die Interoperabilität zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller und Anwendungsbereiche, was es einfacher macht, ein Smart Home-System aufzubauen und zu verwalten.

Zigbee 3.0 bietet auch erweiterte Sicherheitsfunktionen und eine verbesserte Leistung im Vergleich zu älteren Versionen. Es unterstützt auch eine größere Anzahl von Geräten und verbesserte Funktionen wie die Möglichkeit, mehrere Netzwerke in einem Gebäude zu haben und die Geräte automatisch dem richtigen Netzwerk zuzuordnen.

Ein weiterer Vorteil von Zigbee 3.0 ist, dass es mit anderen Protokollen wie zum Beispiel Thread und Bluetooth kompatibel ist, was es ermöglicht, eine Vielzahl von Geräten und Anwendungen anzuschließen und zu steuern.

Insgesamt bietet Zigbee 3.0 eine bessere Interoperabilität, Sicherheit und Leistung im Vergleich zu älteren Versionen und ermöglicht es, ein breiteres Spektrum an Geräten und Anwendungen anzuschließen und zu steuern.

ZigBee-3.0-kompatible Geräte erkennt man unter anderem am ZigBee-Logo auf dem Gerät selbst oder auf der Verpackung. Dieses Logo dürfen nur Geräte tragen, die im Rahmen eines Kompatibilitätstests eine offizielle Zertifizierung erhalten haben. Eine Datenbank zertifizierter Geräte ist auf der ZigBee Alliance Website abrufbar.

Die Kompatibilität zwischen ZigBee 3.0 und älteren Versionen garantiert, dass du deine bisherigen Geräte weiter nutzen kannst. 

Wie weit reicht Zigbee?

Die Reichweite von Zigbee hängt von verschiedenen Faktoren wie der Leistung des Sende- und Empfangsgeräts, der Umgebung, wie die Anwesenheit von Wänden oder anderen Hindernissen, und der Art der Antenne ab. 

Die maximal erzielbare Datenübertragungsrate liegt bei 250 Kilobit pro Sekunde (kBit/s). Das ist deutlich geringer als bei den 802.11-WLAN-Standards, genügt allerdings für Steueraufgaben im Smart Home und zur Übermittlung von Statusmeldungen.

Wie bei WLAN/WiFi und Bluetooth beträgt die Funkreichweite in geschlossenen Räumen aufgrund von Hindernissen und Interferenzen zwischen 10 und 20 Meter. Herstellerangaben zur maximalen Reichweite stammen meist aus Freifeldversuchen und sind nicht auf Gebäude übertragbar. Zigbee 3.0 Geräte haben in der Regel eine größere Reichweite im Vergleich zu älteren Zigbee Versionen. 

Um die Reichweite von Zigbee-Geräten zu erhöhen, gibt es Möglichkeiten wie die Verwendung von Verstärkern, Repeatern oder Mesh-Netzwerken, die die Signalstärke und die Abdeckung erhöhen können.

Was ist ein Zigbee Repeater?

Ein Zigbee-Repeater hat den Zweck, das Funksignal weiterzuleiten und zu verstärken. Damit kann die Reichweite des Zigbee-Funknetzwerk deutlich erweitert werden. Mit Repeatern werden „Totpunkte” im Netzwerk überwunden, an denen das Signal schwach oder nicht vorhanden ist. 

Dies kann besonders in verwinkelten Räumen mit einer hohen Abschirmung, beispielsweise durch Metallschränke oder bei großen Entfernungen, wie in Hallen Sinn machen. 

Alle ZigBee-Geräte, die nicht batteriebetrieben sind, sind auch ein Repeater.

Wie werden ZigBee-Geräte gesteuert?

Zigbee-Geräte werden in der Regel über eine Zigbee-Bridge gesteuert, die als Verbindung zwischen dem Zigbee-Netzwerk und dem Internet dient. Die Bridge ist in der Regel mit einer App oder einer Smart Home-Steuerung wie Amazon Echo oder Google Home verbunden, die es dem Benutzer ermöglicht, die Geräte über Sprachbefehle oder über eine mobile App zu steuern.

Hat ZigBee Zukunft?

Zwar wurde von der CSA bereits mit Matter ein neuer Standard definiert, allerdings haben etliche Hersteller der Allianz Zigbee in ihren Geräten implementiert. Eine Abkündigung von Zigbee ist daher unwahrscheinlich. Ob Zigbee aber tatsächlich noch weiterentwickelt wird, ist offen. Die CSA hat jedoch als Ziel ausgegeben, dass spezielle Schnittstellen entwickelt werden, die eine Kompatibilität zwischen Zigbee und Matter gewährleisten. Somit wird ein Weiterbetrieb von älteren Zigbee-Geräten und ein Mischbetrieb möglich sein. Erst wenn sich Matter ausreichend etabliert hat, werden die Produktpaletten womöglich vollständig darauf umgestellt werden.