Was Smart Home-Produkte und -Geräte intelligent macht, ist die Fähigkeit, dieselbe Sprache zu sprechen und drahtlos oder über kabelgebundene Schichten miteinander verbunden zu werden. Ein Zuhause oder Büro, in dem viele verschiedene Objekte miteinander vernetzt sind, ist heute kein Traum mehr, sondern Realität.
Eine Möglichkeit, Geräte mit unterschiedlichen Protokollen zu integrieren, ist die 1Home Box oder Bridge. Damit können Sie kabellose (z. B. Apple-unterstützte Sensoren) und kabelgebundene (z. B. KNX Lampen) Geräte miteinander verbinden und steuern.
Hier erfahren Sie, wie: https://www.1home.io/de/how-it-works/apple-knx/
Wenn wir schreiben, dass die Geräte dieselbe Sprache sprechen müssen, meinen wir damit, dass sie Teil desselben Protokolls sein müssen.
Was sind Protokolle?
Protokolle sind verschiedene Kommunikationsmethoden, wie Signale von einem Gerät an ein anderes gesendet werden, um eine Aktion auszuführen, z. B. die Lichtsteuerung oder das Herunterlassen der Jalousien. Bei der Auswahl von Geräten für die Automatisierung Ihres Hauses ist es wichtig, die Unterschiede zwischen den Protokollen zu kennen, um das für Sie am besten geeignete auszuwählen.
Jedes dieser Protokolle hat seine Vor- und Nachteile - einige sind offene Standards (z. B. KNX, Zigbee) und andere sind nur für einige lizenzierte Hersteller zugänglich (z. B. Z-Wave).
Im Allgemeinen sind die Smart Home-Protokolle nicht miteinander kompatibel. Sie können aber einen Hub kaufen, der zwei dieser Protokolle unterstützt. Wenn Sie Ihr Smart Home-Ökosystem um Geräte verschiedener Marken erweitern möchten, empfehlen wir Ihnen, sich vor dem Erwerb eines neuen Smart Home-Geräts zu informieren. So können Sie sich den Ärger über den Kauf eines inkompatiblen Geräts ersparen.
Einige der wichtigsten Protokolle, die in Smart Homes verwendet werden, sind: KNX, Thread, Infrarot, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee und Z-Wave.
Im Folgenden finden Sie ein paar Informationen zu jedem dieser Protokolle, damit Sie eine Vorstellung davon bekommen, was sie unterscheidet:
KNX: ist eines der beliebtesten Protokolle für Licht und Gebäudeautomation. KNX ist ein offenes Protokoll, das es schon seit Jahrzehnten gibt. Es arbeitet auf mehr als einer physikalischen Schicht (Twisted-Pair-Kabel, Stromleitung, Infrarot, Ethernet und RF. HIER erfahren Sie mehr über KNX Kommunikationssysteme).
Es zeichnet sich dadurch aus, dass jedes Gerät in einem KNX System für sich allein intelligent und nicht auf andere Teile angewiesen ist, um zu funktionieren. Ein großer Vorteil: Wenn eine Einheit ausfällt, können die anderen trotzdem weiterarbeiten.
Thread: ist ein neues drahtloses Kommunikationsprotokoll, das von einer Gruppe von Unternehmen, darunter Samsung, Nest, OSRAM und QUALCOMM, entworfen und entwickelt wurde. Es ist ein energiesparendes (für batteriebetriebene Geräte konzipiertes) Mesh-Netzwerk-Protokoll für IoT-Produkte und arbeitet mit einem sicheren IP-basierten Standard, der das Ändern und Hinzufügen von Geräten erleichtert.
Das Besondere daran ist, dass die Devices auch dann noch miteinander kommunizieren können, wenn einige der Geräte, die den Datenverkehr weiterleiten, ausfallen, da sich das Netzwerk automatisch neu konfiguriert.
Der größte Vorteil von Thread ist, dass es kein zentrales Gateway benötigt und sein Netzwerk nicht ausfällt, da es sich selbst reparieren und automatisch neu konfigurieren kann. Es löst viele der Herausforderungen des IoT, wie Interoperabilitäts-, Stromversorgungs-, Sicherheits- und Architekturanforderungen
Infrarot: ist eines der einfachsten Protokolle, das häufig als Basisprotokoll verwendet wird, auf dem Smart Home-Unternehmen ihre Logik implementieren. Es bietet in der Regel nur eine Einwegkommunikation und ist eine beliebte Wahl für Geräte wie Klimaanlagen und TV-Fernbedienungen.
Wi-Fi: ist ebenfalls schnell und zuverlässig, solange die Netzwerkinfrastruktur gut eingerichtet ist und der Hauptrouter nicht ausfällt. Viele Smart Home-Unternehmen beschließen, ihre proprietären Kommunikationssysteme auf Wi-Fi zu stützen, da dadurch die Notwendigkeit eines zentralen Gateways entfällt, das die Geräte mit dem Netzwerk verbindet.
Bluetooth: ist ein drahtloses Mesh-Protokoll, das aufgrund seiner kurzen Reichweite (10 m) hauptsächlich für Smartphones, Lautsprecher und Kopfhörer verwendet wird. Das Hauptmerkmal ist die Fähigkeit, vorhandene Signale, z. B. Wi-Fi, zu erkennen und eine Channel Map für Bluetooth-Geräte auszuarbeiten, um Störungen zu minimieren.
Zigbee: ist ein weiteres Drahtlosprotokoll. Es verwendet ein Gerät, um ein Signal an andere Geräte weiterzuleiten und es gleichzeitig zu verstärken und das Netzwerk zu erweitern. Zigbee ist in Dimmern, Thermostaten, Türschlössern und anderen ähnlichen Geräten eingebaut und definiert auch eine Logik auf Anwendungsebene (Philips Hue-Lampen verbinden sich z. B. über Zigbee).
Z-Wave: Ähnlich wie Zigbee ist auch Z-Wave ein drahtloses Mesh-Netzwerkprotokoll. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Z-Wave langsamer ist (ca. 6x langsamer) als Zigbee, und da es sich um ein geschlosseneres System handelt, gibt es weniger Geräte auf dem Markt, die damit arbeiten.
Seine Besonderheit ist, dass es viel weniger Energie benötigt, um die gleiche Reichweite wie Zigbee abzudecken. (SmartThings verwendet z. B. Z-Wave)
Mehr über Thread
Das Internet läuft über IP (Telefone, Router, ...), unabhängig davon, welche Konnektivitätstechnologie verwendet wird (Ethernet, Wi-Fi, LTE, ...). Und Thread befasst sich mit dem Bedarf an einer besseren Möglichkeit zur Verbindung von intelligenten Gebäudeprodukten.
Thread ist die Netzwerktechnologie, die das Internet in das Internet der Dinge bringt, indem sie das auf dem Internetprotokoll Version 6 (IPv6) basierende Mesh-Netzwerk unterstützt.
Thread ermöglicht auch die sichere Verbindung von Geräten mit der Cloud, was die Steuerung von IoT-Produkten und -Systemen über Smartphones und Tablets erheblich erleichtert. Da es sich um einen IP-basierten offenen Standard handelt, können Smart Home-Geräte sicher und zuverlässig direkt mit der Cloud verbunden werden. Thread-Netzwerke sind sicher, selbstheilend, mit geringer Latenz und zuverlässig. Aufgrund der nativen IP-Unterstützung werden keine Gateways oder Hubs benötigt.
Dies sind nur einige der Vorteile, die Thread gegenüber anderen Standards bietet.
So könnte beispielsweise eine einzige Anwendungsebene wie der neue Smart Home-Standard Matter (ehemals Project CHIP), der Apple HomeKit, Amazon Alexa, Google Home und andere miteinander verbinden wird, auf Geräten laufen, die sowohl über Thread als auch über Wi-Fi verbunden sind.
Dadurch entsteht ein großes Netzwerk interoperabler Produkte und gleichzeitig können Hersteller die richtige Netzwerktechnologie für ihre Bedürfnisse auswählen.
KNX und Thread
In diesem Artikel möchte ich die im Jahr 2017 angekündigte strategische Zusammenarbeit auf Anwendungsebene zwischen KNX und Thread diskutieren.
Zunächst ein paar Worte über die Thread Group, um zu erklären, worum es bei diesem Zusammenschluss geht und um etwaige Missverständnisse darüber auszuräumen, was die Gruppe ist und was sie nicht ist. Die Thread Group ist eine Technologie-Allianz und nicht nur eine weitere Standardisierungsorganisation (SDO). Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie unabhängig und herstellerneutral ist und jeder ihr beitreten kann.
Wie bereits erwähnt, kommen die Vorstandsmitglieder aus verschiedenen Smart Home-Bereichen - von Apple, Siemens, Google Nest, Lutron, Silicon Labs, OSRAM und anderen, die alle zusammenarbeiten, um das Thread-Netzwerkprotokoll zu fördern.
Das Thread-Netzwerkprotokoll, das ich oben neben anderen Protokollen kurz erwähnt habe, ist eine energiesparende, sichere und zukunftssichere Mesh-Netzwerktechnologie, die ideal für IoT-Produkte ist. Sie unterstützt mehrere Access Points und ist selbstheilend.
Was hat es mit dieser selbstheilenden Eigenschaft auf sich? Es bedeutet, dass, wenn ein Thread-Router die Verbindung zum Mesh-Netzwerk unterbricht, die Endgeräte in der Lage sind, einen anderen Router zu finden und sich mit diesem zu verbinden und somit online zu bleiben. Mehr über Thread-Router und Endgeräte erfahren Sie im Folgenden.
Thread gewährleistet eine Ende-zu-Ende-Kommunikation, die die gesamte Kommunikation - von Gerät zu Gerät, von Gerät zu Mobiltelefon und auch von Gerät zu Cloud - umfasst. Um zu verstehen, wie Thread funktioniert, ist es wichtig zu wissen, woraus es besteht.
Ein Thread-Netzwerk besteht aus:
- Border Router: normalerweise mehr als einer. Sie verbinden das Thread-Netzwerk mit dem lokalen IP-Netzwerk und dem Internet.
- Thread Geräten: die jederzeit als Thread Router fungieren, um das Netz zu erweitern.
- Batteriebetriebenen Endgeräten: die jederzeit in den Ruhezustand gehen können, um die Batterie zu schonen.
Wo kommt KNX ins Spiel?
2017 gab KNX bekannt, dass man sich für Thread als energiesparendes drahtloses Kommunikationsprotokoll für KNX IoT entschieden hat. Die beiden Protokolle haben sich zusammengetan, um zunächst die IP-basierte Netzwerkschicht von Thread mit der gut etablierten und interoperablen Anwendungsschicht von KNX zu verbinden und damit Anwendungsfälle im kommerziellen Gebäudebereich zu adressieren.
Thread ist eine Möglichkeit für KNX, sich mit dem IoT zu verbinden. Dies geschieht mit einer KNX IoT Point API Software über Ethernet oder Wi-Fi mit einem Thread Border Router. Von dort aus kann jeder seine klassischen KNX Geräte mit IoT Geräten entweder über Thread oder Wi-Fi erweitern. Sie können eine der beiden Verbindungsarten oder beide gleichzeitig wählen.
Über Thread sieht das so aus:
Was ist KNX IoT?
Die KNX IoT Lösung wird in Zusammenarbeit mit den wichtigsten KNX Herstellern und Standardisierungsgremien definiert, zu denen auch Thread gehört.
Um die Hürde für den Zugang zu KNX zu senken, das erforderliche Wissen zu reduzieren und dessen Werterhöhung sicherzustellen, hat KNX beschlossen, IoT unter dem Namen "KNX IoT" zu integrieren.
"KNX nimmt eine führende Position bei der Arbeit mit dem Internet der Dinge ein und wir bieten verschiedene Arten von IoT-Lösungen an."
- KNX Organisation
KNX IoT wird KNX Installationen zu einem Teil des Internets der Dinge machen und somit verschiedene Interaktionen zwischen KNX und IoT-Geräten von Drittanbietern unterstützen. Das Herzstück von KNX IoT wird immer noch die sichere Konnektivität sein, aber dieses Mal nicht kabelgebunden, sondern kabellos über IP-basierte Geräte. Dadurch werden viele neue Produkte und Funktionen unterstützt, während die klassischen KNX Produkte weiterhin zur Auswahl stehen.
Wie ist der aktuelle Stand der KNX Thread Partnerschaft?
Zurzeit sind bereits einige Thread-Geräte auf dem Markt. Hier finden Sie eine aktuelle Liste der derzeit Thread-zertifizierten Produkte.
Allerdings noch nicht für KNX, sondern für Apple HomeKit, auch wenn die Partnerschaft schon vor 4 Jahren angekündigt wurde.
Es gibt allerdings eine Möglichkeit, Zugriff auf Thread-Geräte in einem KNX Smart Home zu erhalten, indem Apple HomeKit mit der 1Home Box oder Bridge integriert wird. Auf diese Weise können Sie Ihre kabellosen Apple-Geräte über Thread und KNX-Geräte gemeinsam steuern.
Hier erfahren Sie, wie: https://www.1home.io/de/how-it-works/apple-knx/
Es gibt eine Vielzahl von Gründen, warum Thread eine großartige Ergänzung zu KNX IoT sein wird. Hier sind einige der wichtigsten:
Vorteile von Thread:
- Entwickelt für IoT (geringer Energiebedarf, sichere und zuverlässige Konnektivität, kein Single Point of Failure, Interoperabilität, Skalierbarkeit, basierend auf bewährten Standards)
- IP-basiert (einfache Entwicklung, Auswahl an Anwendungsschichten, mehrere Ökosysteme)
- Konvergenz (arbeitet nahtlos und sicher mit den bestehenden Netzwerken der Nutzer zusammen, schafft ein Netzwerk interoperabler Produkte, erweitert das Internet auf Endgeräte mit geringem Stromverbrauch)
- Marktreif (öffentlich verfügbare Spezifikationen, aktives Zertifizierungsprogramm, globale Lösung)
- Zukunftssicher (ermöglicht die Interoperabilität mit einer breiten Palette von verbundenen Geräten).
Es ist an der Zeit, KNX Thread zu starten! Alle Zutaten liegen bereit - sowohl auf der Seite von Thread als auch auf der Seite verschiedener Anwendungsstandards, darunter auch KNX. Häuser und Gebäude werden bald verbunden sein, da mehrere Standards integriert werden.
Wir freuen uns auf die Markteinführung weiterer Thread-Produkte, die Einführung von Matter und Matter-gestützten Gebäudesystemen, die kurz bevorstehen.