Was ist Zigbee? Erklärung der weltweit populärsten Smart-Light-Network-Technologie

Aktualisiert vor 1 Monat 10 minutes
Zigbee logo

Smarte Geräte wie Amazon Echo, Philips Hue, IKEA Tradfri und natürlich Homey nutzen alle Zigbee. Aber, was ist das? Und was macht diese Smart-Home-Technologie eigentlich?

Zigbee auf einen Blick: 

  • Drahtlose Funktechnologie für Smart-Homes
  • Funktioniert auf der 2.4GHz-Frequenz
  • Alternative zu Z-Wave
  • Standardisiertes Drahtlosprotokoll, so dass Geräte verschiedener Hersteller miteinander sprechen können
  • Mesh Networking
  • Kostengünstig
  • Sichere 128-bit-AES-Verschlüsselung
  • Geringer Stromverbrauch / lange Akkulaufzeit
  • Reichweite: 10-20 m in Innenräumen, 75-300 m im Freien
  • IP-Verbindung zur Steuerung per Smartphone/Tablet, wenn du einen Zigbee Hub verbindest

Also, was ist Zigbee? 

Zigbee ist ein Protokoll, das verwendet wird, um smarte Geräte wie Lampen, Steckdosen und intelligente Schlösser mit einem Heimnetzwerk zu verbinden. Du kannst dieses Heimnetzwerk so wie es ist mit Fernbedienungen, wie z. B. Tradfri von IKEA, nutzen. Es wird nicht sehr smart sein, aber alles ist verbunden und du wirst nie aufstehen müssen, um einen Lichtschalter zu betätigen. Du kannst dein Zigbee-Netzwerk auch mit einem Hub wie Homey verbinden. Hier dient Homey als „Brücke“ zum Internet und bietet Cloud-Tools, Apps und (Fern-)Steuerung über dein Telefon.

Zigbee ist ähnlich, aber anders als konkurrierende Protokolle wie Z-Wave, WLAN und Bluetooth. Sie alle schaffen relativ sichere Netzwerke, die du (meist) mit einem Hub verbinden und über dein Smartphone oder eine Desktop-App steuern kannst. Zigbee hat Vor- und Nachteile. Die größten Unterschiede für dich als Nutzer sind die unterstützten Geräte, wobei Zigbee mehr in Bezug auf Lampen und Smart Plugs bietet, wo andere Protokolle verschiedene andere smarte Geräte unterstützen.

Zigbee-Grundlagen: Wie es funktioniert

Zigbee umfasst eine Reihe von IEEE-802.15.4-basierten Spezifikationen für Kommunikationsprotokolle, die Mesh-Low-Power, Wireless Personal Area Networks (WPANs) mit Multi-Topologie für Punkt-zu-Punkt- und Multi-Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen Geräten ermöglichen.

Großartig! Wie wäre es mit etwas Deutsch? 

Smarte Zigbee-Geräte kommunizieren miteinander über einen Funk-Sender-Empfänger. Dieser Chip arbeitet mit dem IEEE-802.15.4-Protokoll über 2,4 GHz, das du vielleicht als das gleiche Band kennst, das von WLAN und Bluetooth verwendet wird. Im Gegensatz zu WLAN hat Zigbee eine kürzere Reichweite von etwa 10-20 Metern in Innenräumen, weil es weniger Strom verbraucht. Dies erhöht die Akkulaufzeit von Zigbee-Geräten erheblich.

Zigbee-Geräte können Daten von anderen Zigbee-Geräten senden und empfangen. Zigbee Geräte können auch eine Zigbee-Nachricht von einem Gerät zum nächsten kopieren und weiterleiten. Das bedeutet, dass du smarte Geräte verketten und mit einem zentralen Hub verbinden kannst, auch wenn sich einige dieser Geräte außerhalb der (direkten) Reichweite dieses Hubs befinden.

  • Zigbee-Geräte können Daten von anderen Zigbee-Geräten senden und empfangen
  • Ein einzelner Hub kann sich mit mehreren Geräten verbinden
  • Zigbee bietet eine Kommunikation von Gerät zu Gerät und überträgt Nachrichten für eine größere effektive Reichweite

Mesh Networking

Ein Mesh-Netzwerk ist im Wesentlichen ein Netzwerk, in dem mehrere Geräte im Netzwerk die Rolle eines Routers, oder Repeaters, übernehmen. Anstatt nur Signale zurück an den Absender zu senden, wiederholen sie Signale und leiten sie an die anderen Netzwerkgeräte in Reichweite weiter. Diese wiederum können die Signale weiterleiten. Dieses „Signal-Hopping“ bietet Mesh-Netzwerken mehr Reichweite und mehr Zuverlässigkeit im Vergleich zu traditionellen „Stern-Netzwerken“.

Mesh network / mesh-netzwerk am Zigbee mit Homey
Mesh Networking, wie es Zigbee hat, bedeutet, dass die Knoten Signale weiterleiten können, was die effektive Reichweite erhöht.

Mesh Networking bedeutet auch „selbstheilende Netzwerke“, da es mehrere Router gibt. Wenn dein Router bei einem normalen WLAN-Netzwerk offline geht, gehen auch alle Geräte offline. Zigbee-Protokolle schließen die Lücke automatisch und „heilen sich selbst“, sodass die Geräte weiterhin funktionieren. Solange ein anderes Routing-Gerät in Reichweite bleibt, wird dein Netzwerk einfach neu geroutet und bleibt bestehen. 

Schauen wir uns ein Beispiel an: 

Rudolf richtet sein Smart Home mit Homey als koordinierendes Gerät und Hub für sein Zigbee-Netzwerk ein. Er schließt 4 Philips-Hue-Glühbirnen in seinem Wohnzimmer an. Diese smarten Leuchten befinden sich innerhalb der 10-20-Meter-Innenraum-Reichweite des Zigbee-Netzwerks von Homey. Rudolf beschließt, dass Hue ein bisschen teuer ist und wechselt zu Tradfri, als er Lichter im Flur, in der Küche und im Treppenhaus anbringt. Die Küchenlampe ist außerhalb der Reichweite von Homey, aber da sie in Reichweite der letzten Glühbirne ist, die als Repeater fungiert, verbindet sie sich trotzdem mit dem Netzwerk. 

Was befindet sich in einem Zigbee-Netzwerk? 

Zigbee-Netzwerke nutzen drei Arten von Geräterollen.

A Zigbee Coordinator, Routers and End-Devices
Ein Zigbee-Netzwerk, mit den verschiedenen Rollen für Koordinator, Router und Endgerät dargestellt.

Koordinator – Jedes Netzwerk braucht einen Administrator. Bei Zigbee ist das der Koordinator. Der Koordinator richtet das Zigbee-Netzwerk ein. Du brauchst einen pro Netzwerk. Diese Rolle übernimmt normalerweise der Zigbee-Hub, wie z. B. die Philips Hue Bridge, unser einzigartiges Homey, oder andere Geräte. Dein Koordinator muss kein Smart Hub sein, aber es wird empfohlen, da dies das leistungsfähigste Setup ist.

Der Koordinator dient als zentraler Punkt deines Netzwerks, wo du Berechtigungen festlegen, anderen Geräten den Zugriff erlauben und dein Personal Area Network (PAN) koordinieren kannst. Wenn du einen Hub verwendest, ist das auch der Ort, an dem du deine Geräte mit dem Web und den Apps verbindest. Und Hubs wie Homey verbinden deine Zigbee-Geräte mit Geräten, die andere Protokolle wie WLAN, Infrarot oder Z-Wave verwenden. 

Router – Alle Full Function Devices, die stromversorgte, nicht batteriebetriebene Zigbee-Geräte sind, fungieren als Router, um das Zigbee-Signal zu wiederholen. Router sprechen mit allen anderen Geräten in Reichweite im Netzwerk und „wiederholen“ das Netzwerksignal. Es ist wie Telefon spielen, außer dass Zigbee wirklich sehr gut in diesem Spiel ist. Solange sich deine Geräte gegenseitig „hören“ können, werden sie die Nachricht perfekt weitergeben. 

Endgerät – Du kannst ein ‘funktionsreduziertes Gerät’, oder batteriebetriebenes Gerät kaufen, das als Endgerät fungiert. Dieses Gerät ist sehr einfach und wiederholt oder leitet Signale nicht weiter. Wichtig ist, dass diese Geräte nicht miteinander sprechen. Endgeräte oder Geräte mit reduzierter Funktion sprechen nur mit Repeatern und Koordinatoren. Das bedeutet, dass dieses Gerät ein Ende deines Netzwerks darstellt. In den meisten Fällen werden alle Geräte voll funktionsfähig sein, es sei denn, du wählst batteriebetriebene Geräte wie drahtlose Leuchten, einfache Schalter, etc. 

Exploded view of a Xiaomi Aqara Temperature Sensor on Zigbee
Die Energieeffizienz von Zigbee ermöglicht kleine Geräte wie diesen Temperatursensor von Xiaomi Aqara.

Warum Zigbee verwenden? 

Zigbee ist keine perfekte oder “die absolut beste” Technologie zur Heimautomatisierung, wie immer gibt es Vor- und Nachteile. Dennoch hat es den Verbrauchern viel zu bieten. 

Bessere Fernbedienungen – Wenn du RF- oder Infrarot-Leuchten zu Hause hast, wirst du dich freuen, dass Zigbee viel besser ist. Wenn du eine Fernbedienung verwendest, kannst du sie überall hinstellen, um das angeschlossene Gerät zu aktivieren. Trotzdem würden wir einen Smart Hub empfehlen, und das nicht nur, weil wir einen verkaufen. Smarte Hubs ermöglichen es dir, dein Zigbee-Netzwerk mit dem Internet zu verbinden, sodass du dein Telefon als Fernbedienung nutzen, eine Automatisierung einrichten und deine Geräte steuern kannst, wenn du nicht daheim bist.

Verbinden mit der Cloud – Zigbee verbindet sich mit dem Internet über den Smart Hub, den wir gerade erwähnt haben. Ein Hub bedeutet, dass du Geräte mit Apps auf mobilen, Cloud- oder Desktop-Geräten steuern kannst. Es bedeutet auch das Sammeln von Nutzungsdaten, das Einrichten von Automatisierungen und die Möglichkeit, mehrere Nutzer einzuladen, die die gleichen Geräte steuern können. 

Sicher – Zigbee verwendet 128-bit-AES-Verschlüsselung, ähnlich wie sein Hauptkonkurrent Z-Wave. Dies und Signale mit kurzer Reichweite machen Zigbee sicher. Zigbee ist standardmäßig sicher. Die meisten Heimautomatisierungsprotokolle haben jedoch ein ähnliches Maß an Sicherheit, wenn du sie richtig konfigurierst. Das ist weniger ein Verkaufsargument als vielmehr ein Must-Have. 

Stabile Netzwerke – Zigbee-Geräte leiten automatisch um, wenn ein Gerät im Netzwerk ausfällt. Dein Netzwerk wird nicht ausfallen, weil du versehentlich das Licht im Flur ausgeschaltet hast, es sei denn, dieses Licht ist die einzige Verbindung zwischen deinem Netzwerk und dem Rest der Geräte im Haus. 

Multi-Device – Mit der Unterstützung für viele Geräte in einem einzigen Netzwerk wirst du nie mehr als einen Zigbee-Hub benötigen. Wenn du nur ein paar Geräte haben willst, brauchst du vielleicht einen Zigbee-Repeater oder ein anderes Protokoll, wenn du deine smarten Geräte über ein ganzes Haus verteilst. 

Stromsparend – Zigbee-Geräte verbrauchen im Standby sehr wenig Energie, was den Stromverbrauch stark reduziert und die Akkulaufzeit verbessert, wo es relevant ist. 

Zigbee-Geräte sind notorisch günstig. Zigbee-Geräte sind in der Regel 20-50% günstiger als Z-Wave-Geräte mit den gleichen Funktionen. Da sowohl die Chips als auch die Zertifizierung bei Zigbee im Vergleich zu Z-Wave einfacher und günstiger sind, wird dieser Unterschied wahrscheinlich bestehen bleiben.

Zugleich ist Zigbee definitiv keine Einheitslösung.

  • Du brauchst immer einen Hub wie Homey, um Zigbee mit deinem Mobiltelefon oder einem Computer zu koppeln.
  • Zigbee-Netzwerke haben eine begrenzte Reichweite, wenn du nicht weitere Geräte hinzufügst. Jedes Zigbee-Gerät muss zu jeder Zeit innerhalb von 10-20 Meter von einem anderen Zigbee-Gerät entfernt sein.
  • Nicht jedes smarte Gerät unterstützt Zigbee. Während Zigbee den Markt für smartes Licht dominiert, ist es sehr wahrscheinlich, dass du eine andere Technologie brauchst, wenn du Sensoren, Schalter, Fernseher, Ventilatoren oder Datenstreaming-Geräte haben möchtest.

Erste Schritte mit Zigbee

Zigbee macht den Einstieg und die Einrichtung einfach. 

Schritt 1: Kaufe einen Smart Hub. Wir empfehlen natürlich Homey

Schritt 2: Wähle deine smarten Geräte aus. Berücksichtige die Raumgröße. Wenn du Zigbee verwendest, brauchst du alle 10-20 Meter ein Gerät. Deine Wände können diesen Abstand je nach ihrer inneren Struktur ziemlich stark reduzieren. Wenn du keine Geräte hast, die so nah beieinander liegen, brauchst du vielleicht einen Zigbee Range Extender, um die Lücken zu füllen. Dies könnte auch ein Stecker oder eine Glühbirne sein, die als Range Extender verwendet wird, denn wie wir gelernt haben, fungieren stromversorgte (nicht batteriebetriebene) Geräte als Router in einem Zigbee-Mesh-Netzwerk.
Wenn du zu viel Platz zwischen den Räumen hast, wirst du eine andere Smart-Home-Technologie mit einer größeren direkten Reichweite wollen, wie z. B. Z-Wave.

Schritt 3: Richte deinen Hub ein.

Schritt 4: Schließe deine smarten Geräte an und verbinde sie.

Fazit  

Zigbee ist eine intelligente, leistungsstarke und kostengünstige Smart-Home-Technologie. Sie bietet mehrere Vorteile gegenüber Bluetooth und ist (oft) kostengünstiger und verbraucht deutlich weniger Energie als WLAN, was zu einer besseren Akkulaufzeit führt. Sie ist außerdem kostengünstiger als Z-Wave. Viele große Smart-Home-Marken nutzen Zigbee. Zigbee ist in der Smart-Light-Industrie extrem verbreitet, in anderen Bereichen des Hauses jedoch nicht so häufig. Zigbee hat eine Menge zu bieten – egal, ob du ein Smart-Home-Veteran bist oder dich gerade mit deinen ersten smarten Lampen beschäftigst. 

Gleichzeitig ist Zigbee für einige Lösungen definitiv besser geeignet als für andere. Zigbee ist stromsparend und sendet nur bei Bedarf Daten. Das heißt, es ist großartig für Tasten und Sensoren. Für Geräte mit hoher Bandbreite, wie z. B. drahtlose Lautsprecher, ist es weniger gut geeignet. Derzeit dominiert Zigbee den Markt für intelligente Beleuchtung. Wenn du smarte Leuchten haben möchtest, ist es fast sicher, dass deine Glühbirne Zigbee unterstützt. Wenn du andere Geräte brauchst, wie z. B. Sensoren, wirst du eher bei etwas wie Z-Wave landen, denn Z-Wave führt diesen Markt derzeit an. 

Am Ende des Tages haben die meisten Smart-Home-Technologien eine Menge zu bieten. Zigbee ist nur eine Option. Und da Smart Home Hubs wie Homey mehrere Protokolle unterstützen, gibt es keinen wirklichen Grund, dass alle deine Geräte das gleiche Protokoll verwenden müssen. Homey unterstützt 6 Smart-Home-Technologien, darunter Zigbee. Dein ideales Smart Home umfasst wahrscheinlich einen Mix aus verschiedenen Technologien, weshalb es umso wichtiger ist, dass dein zentraler Hub alles unterstützt, was du für die Automatisierung deines Heims brauchst.

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