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Der Ratgeber für ein smartes Zuhause

Zigbee Gateway

Das ZigBee Gateway

Corinna

Letztes Update am: 30.10.2021 3 Min.

Sobald Du aufstehst und in die Küche kommst, ist Deine Kaffeemaschine bereits vorgeheizt. Das Licht schaltet sich von alleine ein und sanfte Musik schallt durch die Wohnung🏠.

Klingt das nicht traumhaft? Die Gute Nachricht:

Heute ist ein vernetztes Zuhause nicht mehr nur Zukunftsmusik, sondern Realität. Indem alle Geräte über ein einziges Netzwerk gesteuert werden, können wir aus unserem Zuhause ein Smart Home machen.

Um das zu ermöglichen, müssen die Geräte verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren können. Das geht jedoch nur, wenn sie die gleiche Sprache sprechen.

Und genau hier kommt ZigBee ins Spiel. Dieser Funkstandard ermöglicht Geräten über ein Gateway miteinander zu kommunizieren🗣

Was es genau mit ZigBee auf sich hat und wie es funktioniert, werden wir uns nun im Folgenden gemeinsam anschauen👇.

Man sieht das Zigbee Gateway, welches verschiedene Smart Home Geräte miteinander verbindet
  • Überblick
  • Vor- und Nachteile
  • Was ist ZigBee?
  • Mesh-Netzwerk
  • ZigBee 3.0
  • Alexa Smart Home
  • Samsung SmartThings
  • Philips Hue Bridge
  • IKEA TRÅDFRI Gateway
  • Lidl Home Gateway
  • homee ZigBee Cube
  • ZigBee Alternativen
  • ZigBees Zukunft
  • Fazit

ZigBee Gatewat

  • ZigBee ist ein Funkprotokoll fürs Smart Home, das sehr energieeffizient arbeitet
  • Das Protokoll wurde von der ZigBee Alliance entwickelt
  • Durch ein sogenanntes Mesh-Netzwerk kann die Reichweite erheblich vergrößert werden
  • Die ZigBee Bridge / Hub / Gateway bilden die Brücke zwischen den Geräten und der App zur Steuerung des Smart Homes
  • Ab dem Standard ZigBee 3.0 sind die Geräte der meisten Hersteller untereinander kompatibel
  • Interoperabilität: ZigBee ist mit Google Home, Apple Homekit, Samsung SmartThings, Amazon Alexa etc. kompatibel

Die Vor- und Nachteile von ZigBee

Dank ZigBee können Geräte verschiedener Hersteller in Deinem Smart Home miteinander kommunizieren. Das klingt erstmal ziemlich gut, oder nicht?

Und in der Tat, ZigBee bringt nach unseren Erfahrungen viele Vorteile mit sich, allerdings auch einige Nachteile👇.

Die Vorteile

  • Geringer Energieverbrauch: Die Geräte können für mehrere Jahre mit ihren Batterien auskommen🔋.
  • Sehr hohe Kompatibilität: Geräte vieler verschiedener Hersteller funken über ZigBee und können so miteinander kommunizieren.
  • Open Source Code: Da der ZigBee Code allen Herstellern zur Verfügung steht, können sie zusätzliche Features in ihre Produkte integrieren.
  • Hohe Reichweite: Dank des Mesh-Netzwerks übertrifft die ZigBee Reichweite sogar die Reichweite eines WLAN-Netzwerks🌐.
  • Keine Belastung des WLAN -Netzwerks.

Die Nachteile

  • Hohe Kompatibilität erst ab ZigBee 3.0: Der Open Source Code ermöglicht Herstellern, eigene Funktionen in ihren Geräten zu implementieren. Erst seit ZigBee 3.0 existiert ein einheitlicher Standard für das Funksignal. Daher kann es vorkommen, dass Geräte mit einem älteren Standard untereinander nicht kompatibel sind.
  • ZigBee-Gateway wird benötigt: Viele Smart Home Systeme, wie beispielsweise von Apple oder Google, funken über WLAN oder Bluetooth. Um diese Geräte mit Produkten anderer Hersteller, die über ZigBee funken, zu verbinden, wird ein spezielles “ZigBee Gateway” benötigt.

Was ist ZigBee? 🤔

Damit Laptops, Smartphones und Smart Home Geräte miteinander kommunizieren können, müssen sie dieselbe Sprache sprechen. Um die verschiedenen Geräte miteinander zu vernetzen, wird also ein einheitliches Funkprotokoll benötigt🗣.

Solche Funkprotokolle unterscheiden sich sowohl im Frequenzbereich, in der Bandbreite, in der Netzwerktopologie als auch in der Art, wie die Übertragung der Nachrichten vonstattengeht.

Zu den gängigsten Standards gehören heute WLAN, Bluetooth und ZigBee. Letzteres wurde ab dem Jahr 2002 von der ZigBee Alliance als energiearmes Funkprotokoll mit hoher Kompatibilität und einem offenen Open Source Code entwickelt.

Unterschiedlichen Unternehmen die zur Zigbee Alliance gehören werden dargestellt

Mittlerweile zählen mehr als 230 Unternehmen, wie beispielsweise Samsung, Philips Hue, Osram Lightify, Somfy, Amazon, IKEA oder Huawei, zur ZigBee Alliance.

Die Reichweite des ZigBee-Funksystems

Das ZigBee-Funksystem regelt also, wie die verschiedenen Geräte in Deinem Smart Home miteinander kommunizieren. Die Funkreichweite beträgt dabei etwa 10 bis 20 Meter.

Über ein Mesh-Netzwerk kann die Funkreichweite erheblich erhöht werden. Dazu später mehr!

Die Sicherheit von ZigBee

Die zu übertragenden Daten sind dabei mit einer AES-Verschlüsselung (Advanced Encryption Standard) gesichert, welche eine Schlüssellänge von 128 BIT aufweist. Dies gewährleistet den hohen Sicherheitsstandard.

Nachdem vor einigen Jahren unter Laborbedingungen Sicherheitslücken gefunden wurden, führten die verschiedenen Hersteller die nötigen Software-Updates durch, um maximale Sicherheit bei der Datenübertragung zu garantieren.

Dieser Verschlüsselungsstandard zählt zu den sichersten Methoden auf dem Markt und findet Anwendung in sehr datensensiblen Geschäftsbereichen, wie z. B. der Kreditkarten Industrie.

Normalerweise gibt es bei der Datenübertragung mit ZigBee keine Beeinträchtigung anderer elektronischer Geräte.

ZigBee eignet sich in der Regel für alle Arten von Wohnräumen, Häusern und Gewerberäumen.

Was ist ein ZigBee-Gateway?

Das ZigBee Gateway wird auch als ZigBee Bridge oder ZigBee Hub bezeichnet. Es bildet die Brücke zwischen Deinen Smart Home Geräten und der App auf Deinem Smartphone, mit der Du Deine Geräte steuern kannst📱.

Doch Geräte verschiedener Hersteller nutzen oftmals unterschiedliche Funkprotokolle, um miteinander zu kommunizieren. Allerdings können sich nur Geräte, die dieselbe Sprache sprechen, verstehen und untereinander vernetzen.

Folglich können sich ZigBee-Produkte nicht ohne weiteres mit WLAN-Geräten und Bluetooth-Geräten verständigen. Um trotzdem ein Zusammenspiel dieser Geräte zu ermöglichen, müssen die verschiedenen Funkstandards übersetzt werden.

Mit einem ZigBee Gateway, das zwischen verschiedenen Funkstandards übersetzen kann, lassen sich Geräte verschiedener Hersteller miteinander vernetzen und steuern.

So lassen sich beispielsweise Philips Hue Leuchtelemente, die mit ZigBee funken, über Google Home, welches auf WLAN basiert, steuern. Hierzu muss eine Philips Hue Bridge (bei Amazon erhältlich*) angeschafft werden.

Grafik, welche zeigt, wie Geräte mit verschiedenen Funkstandards dank einer Zigbee Bridge miteinander vernetzt werden

Die Steuerung über das ZigBee Gateway

Das ZigBee Gateway bildet die Smart-Home-Zentrale. Zunächst einmal muss die ZigBee Bridge per Netzwerkkabel oder WLAN mit dem heimischen Router verbunden werden📶.

Philips Hue Zigbee Gateway wird mit einem Kabel an das WLAN angeschlossen

Nun kannst Du Dein Smart Home ganz einfach über die jeweilige App des ZigBee Gateways bedienen. Über die App können auch weitere Geräte zu Deinem Smart Home hinzugefügt werden, bestimmte Lichtstimmungen festgelegt werden oder wiederkehrende Abläufe in Szenen programmiert werden.

Man sieht die Alexa App auf dem Smartphone und es werden Routinevorgänge für die unterschiedlichen smarten Lichter festgelegt.

Üblicherweise lassen sich die Smart Home Geräte auch außerhalb des heimischen WLAN-Netzwerks über die App steuern.

Was ist ein Mesh-Netzwerk?

Das Mesh-Netzwerk ermöglicht eine noch größere Reichweite des ZigBee-Funksignals. Doch wie genau wird das ermöglicht🤔?

Bei einem Mesh-Netzwerk ist jedes ZigBee Gerät gleichzeitig Sender und Empfänger. In anderen Worten, alle Smart Home Produkte im Mesh-Netzwerk fungieren als Repeater, die das ZigBee-Funksignal verstärken und somit die Reichweite erhöhen.

Nur einige Geräte im Smart Home kommunizieren also direkt mit der ZigBee Bridge. Diese Geräte fungieren wiederum als Repeater, die das Funksignal an weitere Smart Home Geräte weitersenden.

Diese Produkte agieren ebenfalls als Repeater und senden das Funksignal an noch weiter entfernte Geräte, welche sich nicht mehr in der Reichweite der ZigBee Bridge befinden.

Indem durch jedes ZigBee Gerät die Reichweite wächst, kann ein ZigBee Netzwerk am Ende sogar eine größere Reichweite haben als ein WLAN-Netzwerk.

Aufgrund des Mesh-Netzwerks eignet sich ZigBee auch bestens für größere Häuser und Wohnungen🏠.

Ein Mesh-Netzwerk zeichnet sich zudem durch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aus. Sollte ein Gerät nämlich einmal ausfallen, so wird eine alternative Route über ein anderes Gerät gewählt. So wird verhindert, dass die Signalübertragung unterbrochen wird.

Was ist ZigBee 3.0?

Da es sich bei ZigBee um einen Open Source Code handelt, steht es Herstellern frei, individuelle Funktionen in ihre Geräte zu implementieren.

Dies führte in der Vergangenheit allerdings häufig dazu, dass viele Geräte nicht miteinander kompatibel waren, obwohl sie alle das ZigBee Funksignal nutzten.

Erst in 2016 führte man einen einheitlichen Standard ein: ZigBee 3.0. So wurde gewährleistet, dass Geräte von verschiedenen Drittanbietern problemlos untereinander kommunizieren können🗣.

Seit ZigBee 3.0 müssen Käufer also nicht mehr auf die Profile der unterschiedlichen Geräte achten, um sicherzugehen, dass sie untereinander kompatibel sind.

Wenn Hersteller individuelle Funktionen integrieren, stehen diese auch heute oftmals nur über das eigene Gateway des Herstellers zur Verfügung.

So erhält man beispielsweise den vollen Funktionsumfang des Philips Hue Lichtsystems nur bei Verwendung der Philips Hue Bridge, nicht aber bei Verwendung von Amazon Echo.

Auch Geräte älterer Versionen können mit neueren Geräten, die ZigBee 3.0 unterstützen, kommunizieren. So wird mit dem neuen Standard für eine besonders hohe Kompatibilität gesorgt.

Das Alexa Smart Home Hub

Amazon Alexa kennt wahrscheinlich jeder!

Mit seiner Echo-Serie bringt Amazon gleich mehrere intelligente Sprachassistenten mit integriertem ZigBee Hub auf den Markt.

Man sieht verschiedene Geräte der Amazon Echo-Serie vor einem weißen Hintergrund.

Sowohl mit dem Amazon Echo Plus* als auch dem Echo Show* und dem Echo Studio* kannst Du zahlreiche ZigBee Geräte koppeln und bequem über eine App steuern. Es ist also nicht nötig, mehrere Apps der verschiedenen Hersteller auf dem Handy zu haben📱.

Einige herstellerspezifische Funktionen stehen Dir über das Alexa Smart Home Hub eventuell nicht zur Verfügung.

Samsung SmartThings

Die ZigBee Bridge von Samsung zeichnet sich vor allem durch ihre besonders hohe Kompatibilität aus. Dank des offenen Ansatzes, kannst Du über dieses Gateway verschiedene Geräte besonders vieler Hersteller steuern.

Man sieht ein Samsung SmartThings Hub auf einem Tisch liegen.

Ein weiterer großer Vorteil am Samsung SmartThings Hub ist, dass die beliebten Sprachassistenten Alexa und Google Assistant bereits integriert sind.

Mit Samsung SmartThings kannst Du Dein Smart Home ganz einfach per Sprachsteuerung bedienen.

Philips Hue Bridge

Die Philips Hue Bridge bildet das Herzstück des beliebten Philips Hue Lichtsystems. Mit diesem Gateway lassen sich bis zu 50 Hue LED-Lampen sowie bis zu 12 weitere Geräte, wie Bewegungsmelder oder Dimmschalter, bedienen.

Man sieht eine Philips Hue Bridge mit Hue Leuchtelementen im Hintergrund.

Die Philips Hue Lampensteuerung zeichnet sich durch einen besonders großen Funktionsumfang aus. Dank des speziellen Ambilight-Effekts lässt sich beispielsweise ein immersives Lichterlebnis durch verschiedene Lichtreflexe auf der Rückseite des Fernsehbildschirms erzeugen 📺.

Achtung: Der volle Funktionsumfang des Hue Lichtsystems steht nur bei Verwendung der Philips Hue Bridge zur Verfügung.

Alternativ zu den teuren Hue Lampen, können auch die günstigeren IKEA TRÅDFRI Elemente mit der Philips Hue Bridge verbunden werden💶.

Das IKEA TRÅDFRI Gateway

Das IKEA TRÅDFRI Gateway funkt ebenfalls mit ZigBee und erweist sich als eine funktionstüchtige und günstige Alternative zu den Philips Hue Geräten.

Man sieht das IKEA TRÅDFRI Gateway auf dem Boden liegen.

Derzeit beschränkt sich die Auswahl der Smart Home Geräte bei IKEA noch auf Leuchtmittel, Lautsprecher und Rollos. Daneben bietet IKEA auch spezielle Steckdosen und Schalter an, um weitere Geräte “smart” zu machen.

Um die Geräte über die IKEA-Home-Smart App (iOS / Android) steuern zu können, ist zudem zwingend ein Gateway nötig. Ohne dieses lassen sich die Geräte nämlich nur über eine drahtlose Fernbedienung handhaben.

Die Philips Hue Leuchtelemente lassen sich in das IKEA Smart Home integrieren und umgekehrt.

Aufgrund des günstigen Preises eignen sich die innovativen Smart Home Produkte von IKEA bestens als Starter-Set.

Das Lidl Home (ZigBee Gateway)

Das ZigBee Gateway von Silvercrest bildet das Herzstück des Smart Home Systems von Lidl.

Man sieht ein Smart Home Gateway von Lidl auf einem Tisch stehen.

Das Lidl Home Gateway arbeitet nicht mit einem WiFi-Protokoll, sondern mit dem ZigBee-Protokoll. Daher sind viele ZigBee Geräte, wie zum Beispiel die Glühbirnen von IKEA und Philips Hue, mit diesem Gateway kompatibel.

homee ZigBee Cube

Die homee ZigBee Cubes sind die richtige Wahl für die Bastler unter euch.

Das Herzstück dieses Smart Home Systems bildet der Brain Cube, welcher WLAN unterstützt. Um ein ZigBee Gateway zu schaffen, benötigt man daneben noch einen ZigBee Cube.

Mit den entsprechenden Cubes kann Dein Smart Home System viele verschiedene Funkstandards unterstützen.

Homee Zigbee Cube steht auf dem Boden.

Zwar haben die einzelnen Cubes einen recht hohen Preis, doch dafür kannst Du mit diesem System eine sehr hohe Vernetzbarkeit von Geräten verschiedener Hersteller erreichen.

Allerdings wird es unseren Erfahrungen nach unter Umständen schwierig auf ein anderes Gateway zu wechseln, sobald Du ein Gerät mit dem homee ZigBee Cube angelernt hast.

Hast Du zum Beispiel eine Philips Hue Leuchte über das homee Cube System angelernt, kann diese Leuchte nicht mehr über die Philips Hue Bridge gesteuert werden.

Nach unseren Erfahrungen empfiehlt sich ein Starter-Set aus Brain Cube und ZigBee Cube für “Bastler-Liebhaber”.

Welche Alternativen gibt es zu ZigBee?

Über die vergangenen Jahre konnte sich ZigBee als Standard in der Smart Home Automation etablieren. Doch natürlich gibt es daneben noch weitere Standards, über welche Geräte miteinander kommunizieren können.

WLAN als alternative Verbindung

Ein WLAN-Netzwerk ermöglicht Geräte miteinander zu vernetzen. Dabei werden Daten bis zu 1.000-mal schneller übertragen als über ein ZigBee-Funksignal.

Daher eignet sich WLAN besonders zur Übertragung von Daten, die eine hohe Bandbreite benötigen. Hierzu zählt zum Beispiel die Videoübertragung von smarten Überwachungskameras.

Für ein smartes Thermostat dagegen, welches lediglich Informationen über die Temperatur sendet, wird dagegen keine so hohe Bandbreite benötigt. Für dieses Einsatzgebiet eignet sich das energiesparende ZigBee-Funksignal besser.

Ein WLAN-Funksignal wird in der Regel zur Übertragung von Daten von Kameras, Fernsehern, Laptops und Smartphones benötigt.

Bluetooth als Übertragungsstandard

Auch Bluetooth konnte sich als Standard zur Übertragung von Daten etablieren. Dabei zeichnet sich Bluetooth durch einen recht geringen Energieverbrauch, aber auch durch eine recht niedrige Übertragungsrate, aus.

Bluetooth kommt vor allem bei Kopfhörern und Wearables zum Einsatz.

Z-Wave Smart Home Standard

Der Funkstandard Z-Wave ist im Smart Home Bereich ZigBees größter Konkurrent.

Genau wie ZigBee, ist Z-Wave ein energiearmes Protokoll mit einer hohen Kompatibilität. Auch hier kann mittels Mesh-Netzwerken eine besonders hohe Reichweite ermöglicht werden.

Doch es gibt einen gravierenden Unterschied zu ZigBee: Z-Wave ist kein Open Source Standard. Das bedeutet, Herstellern ist es nicht möglich, das Protokoll anzupassen und so individuelle Funktionen in ihren Geräten zu integrieren.

Genau wie ZigBee kommt Z-Wave vor allem bei Sensoren, Leuchtmitteln und Dimmer-Schaltern zum Einsatz.

Last but not least: EnOcean

Das Protokoll EnOcean kommt bei besonders energiearmen Sensoren zum Einsatz. Diese Sensoren benötigen weder eine Batterie noch eine externe Stromversorgung.

Stattdessen können sie durch Temperaturunterschiede oder Bewegung selbst die nötige Energie erzeugen.

EnOcean zählt zu den weniger verbreiteten Funkstandards.

Wie sieht die Zukunft von ZigBee aus?

Seit der Gründung der ZigBee Alliance im Jahr 2002, implementierten hunderte verschiedener Unternehmen den Standard.

Im Jahr 2021 benannte sich die ZigBee Alliance, zu der unter anderem Apple, Google und Amazon gehören, zu “Connectivity Standards Alliance”, oder kurz CSA, um.

Ziel der CSA ist es, sämtliche Konnektivitätsprobleme endgültig zu beheben, indem ein neuer, universeller Standard geschaffen wird. Dieser soll den Namen Matter tragen.

In Zukunft sollen sich Smart Home Nutzer also keine Gedanken mehr machen müssen, ob ein bestimmtes Smart Home Gerät mit dem Apple HomeKit oder mit dem Amazon Echo kompatibel ist.

Wird ZigBee also in wenigen Monaten komplett verschwinden🤔? Das ist eher unwahrscheinlich. Stattdessen ist davon auszugehen, dass sich ZigBee und Matter nebeneinander weiterentwickeln und schließlich einen universalen Standard bilden.

ZigBee Gateway – Unser Fazit

ZigBee ist ein energiearmes Funksignal, welches die Kommunikation verschiedener Geräte im Smart Home untereinander ermöglicht🗣.

Über ein ZigBee Gateway können die einzelnen Geräte miteinander verbunden werden. Eine App ermöglicht anschließend die Steuerung des Smart Home Systems.

Sowohl Gateways von Amazon, Apple, Google, Philips als auch IKEA sind mit ZigBee Geräten kompatibel. Somit stellt dieses Protokoll einen sicheren, effektiven und weit verbreiteten Standard für Smart Home Geräte dar!

Corinna

Einen Großteil unserer Zeit verbringen wir in unseren eigenen vier Wänden. Umso wichtiger ist es, dass wir uns dort  wohlfühlen. Ein smartes Zuhause kann hier wahre Wunder bewirken! Deshalb möchte ich Dir helfen, die richtigen Produkte und Geräte für Dich und Dein Zuhause zu finden.

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