Z-Wave – der internationale Standard für die Hausautomatisierung

Z-Wave – der bewährte Funkstandard

Z-Wave ist der führende internationale Standard für die drahtlose Kommunikation im Smart Home. Verschiedene Produkte von verschiedenen Anbietern arbeiten zusammen und interagieren in einem einzigen Netzwerk und bieten intelligente Beleuchtung, Sicherheit und Energieeffizienz. Die Frequenz ist von der internationalen Organisation ITU standardisiert, welche die Vernetzung zwischen den Geräten realisiert, um eine stabile Kommunikation und schließlich die gerätespezifischen Funktionen der Anwendung, die die Interoperabilität zwischen den verschiedenen Geräten sicherstellt, zu gewährleisten.

Haupt-Einsatzgebiet ist die Heimautomation privater Häuser und Wohnungen, also die drahtlose Steuerung von Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Alarm- und Klimaanlagen. Darüber hinaus ist auch eine drahtlose Steuerung von Audio- und Videogeräten und Energiezählern möglich. Wegen der niedrigen Bandbreite ist Z-Wave nicht für die Übertragung von Audio- oder Videodaten geeignet. Jedoch ermöglicht die sichere Übertragung der Daten einen Einsatz in Zutritts- und Sicherheitssystemen.

Eine Besonderheit von Z-Wave ist die Vereinheitlichung der Anwenderebene, um die Interoperabilität von Geräten unterschiedlicher Hersteller zu gewährleisten. Z-Wave-Geräte werden in verschiedene Geräteklassen eingeteilt, die wiederum bestimmte Pflichtkommandos und Pflichtfunktionen implementieren müssen. Jeder Hersteller kann eigene zusätzliche Funktionen und Kommandos hinzufügen; muss diese aber entsprechend der Z-Wave-Spezifikation implementieren. Die Zertifizierung der Z-Wave-Geräte prüft, ob die Pflichtfunktionen der gewählten Geräteklasse korrekt und vollständig implementiert wurden und auch alle anderen angebotenen Funktionen der Spezifikation entsprechen. Jedes Gerät kann Funktionen in bis zu 128 Funktionskanälen anbieten, um identische Funktionen (wie beispielsweise mehrere Schaltrelais in einem Gerät) korrekt abbilden zu können.

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Die Vorteile im Überblick

• Z-Wave ist eine Funktechnologie, die eine Frequenz von 868,42 MHz nutzt. Diese gehört zum SRD (Short Range Device) Frequenzband für Kurzstreckenfunk, welches für Smart Home Anwendungen in Europa, Afrika und einen Großteil von Asien lizensiert wurde
• Z-Wave nutzt eine Standardzeilen-Codierung und für sicherheitsrelevante Anwendungen wie beispielsweise elektronische Türschlösser oder Dachfenster ein separates TAN System, welches höchsten Sicherheitsstandards entspricht
• Jede Kommunikation verlangt nach einer Bestätigung durch den Empfänger, so dass der Sender bei Verbindungsproblemen sein Signal erneut senden oder eine entsprechende Alarmmeldung an den Nutzer senden kann
• Jedes netzgebundene Gerät fungiert als Router für alle anderen Geräte. Falls ein Signal aufgrund räumlicher Hindernisse nicht direkt zu einem Empfänger gesendet werden kann, wird dieses automatisch über andere Knotenpunkte umgeleitet. Dies ermöglicht die besonders hohe Zuverlässigkeit von Z-Wave basierten Funknetzen gegenüber anderen Smart Home Technologien. Jedes Z-Wave Netz kann bis zu 232 Knotenpunkte enthalten, welchen außerdem noch zusätzliche Knoten (sogenannten Slave Devices) untergeordnet sein können. Innerhalb von Gebäuden können einzelne Geräte über eine Entfernung von bis zu 25 Metern miteinander kommunizieren, im Freien sind bis zu 100 Meter möglich. Ein Vorteil dabei sind die 868 MHz Funkwellen, welche Wände besonders gut durchdringen können.

Z-Wave …

… wird in mehr als 2.100 verschiedenen Produkten von unterschiedlichen Herstellern verwendet. Das Z-Wave Etikett gewährleistet, dass alle diese Produkte zusammenarbeiten. Sie bilden damit das weltweit größte Öko-System drahtloser Heimvernetzung.

… verwendet in unterschiedlichen Teilen der Welt verschiedene Frequenzen. Während Nordamerika das ISM-Frequenzband von 908 MHz verwendet, wird in allen europäischen Ländern, dem Nahen Osten, Afrika und den meisten asiatischen Ländern, darunter die Volksrepublik China, das sogenannte SRD (Short Range Device) Band mit der  868 MHz Frequenz verwendet. Alle Z-Wave Geräte müssen von der Z-Wave Alliance zertifiziert werden, um die Interoperabilität zu gewährleisten. Dabei geht es um die Verwendung der gleichen Funk-Frequenz sowie eine breite Palette von Anforderungen, die sicherstellen, dass Produkte verschiedener Hersteller wirklich in einem einzigen Heimnetzwerk zusammenarbeiten können. Die gesamte Kommunikation ist verschlüsselt und muss durch den Empfänger bestätigt werden. Jedes Gerät kann eine Meldung für andere Geräte zum Ziel weiterleiten (Mesh-Network/Netz-Vermaschung) übermitteln.

… verwendet standardisierte Frequenzen. Dieser Standard wird von der ITU-T unter der Nummer G.9959 geführt.

… kann sowohl für den Netzbetrieb als auch für batteriebetriebene Geräte eingesetzt werden. Geräte wie Temperatursensoren, Bewegungssensoren, Feuchtesensoren, Stoßsensoren, Türkontakte, Fernbedienungen und Wandregler sind meist batteriebetrieben. Andere Geräte zur Jalousiesteuerung, Lichtsteuerung, Heizung und Steuerzentralen (Gateways) werden direkt am Stromnetz betrieben.

… nutzt das 868 MHz-Frequenzband, welches für Haussteuerungs-Anwendungen reserviert ist. Andere Technologien wie W-LAN oder ZigBee nutzen stattdessen das stark überlastete 2,4 GHz und 5 GHz-Band.

… wird von mehr als 600 Herstellern und Marken weltweit genutzt. Unternehmen aus der ganzen Welt sind Mitglieder der Z-Wave Alliance. Durch die Verwendung des Z-Wave-Standards haben Nutzer die Möglichkeit, zwischen verschiedenen lokalen oder ausländischen Unternehmen wählen zu können, um Ihr eigenes Z-Wave-Heimnetzwerk aufzubauen. Die Z-Wave Zertifizierung garantiert, dass Z-Wave-Geräte verschiedener Hersteller und verschiedener Anwendungsbereiche in einem gemeinsamen Funk-Netzwerk zusammenarbeiten. Damit kann beispielsweise eine Fernbedienung von Hersteller A gleichzeitig einen Wanddimmer von Hersteller B und ein Heizungsthermostat von Hersteller C steuern.