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Smart Home Standards: Das sind die Wichtigsten

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In einer Zeit, in der die Ressourcen immer knapper werden und das Umweltbewusstsein der Gesellschaft zunimmt, werden intelligente Häuser und damit Smart Home Standards und Anwendungen eine immer wichtigere Rolle im Wohnungsbau spielen.

Das Wichtigste in Kürze:

  • Smart Home-Innovationen können den Komfort und die Sicherheit zu Hause erhöhen
  • Hausautomationssysteme lassen sich in offene und geschlossene Systeme unterteilen
  • Einzelne Hersteller setzen auf geschlossene Systeme, um die Kontrolle zu behalten
  • Offene Systeme bieten eine große Kombinierbarkeit verschiedener Produkte
  • Durch Kooperationen zwischen Unternehmen können Nutzer verschiedene Lösungen verknüpfen

 

Auch der demografische Wandel stellt neue Anforderungen an eine Wohnung. Smart Home Standards können dazu beitragen, dass ältere Menschen sicher und komfortabel so lange wie möglich in der eigenen Wohnung leben können . Derzeit werden Systeme mit vielfältigen Ansätzen vertrieben und getestet. Darunter etwa Fußbodensensoren, um Stürze zu verhindern, Alarmsystem für mehr Sicherheit im Haus und smarte Türschlösser, die insbesondere bei einer Gehbehinderung den Alltag erleichtern. Durch gezielte Steuerung und Kommunikation von Geräten in Gebäuden kann Energie gespart und das Leben sowohl bequemer als auch sicherer gestaltet werden

Welche Systeme und Funkstandards es gibt, erfahren Sie hier.

Smart Home Standards im Überblick

Funkstandard

TypReichweite

Verbreitung

Bluetooth LE

Offen / FunkCa. 16 Meter

Hoch

enocean

Offen / FunkCa. 30 Meter

Gering

HomeMatic

Geschlossen / FunkCa. 40 MeterGering
NB-IoTGeschlossen/ FunkCa. 35.000 Meter

Gering

KNX

Offen / Kabel, Strom, FunkCa. 20 Meter

Hoch

LCN

Geschlossen / StromCa. 30 Meter

Hoch

LORA

Offen / FunkCa. 15.000 Meter

Medium

SigFox

Offen / FunkCa. 50.000 Meter

Medium

WLAN

Offen / FunkCa. 50 Meter

Hoch

ZigBee

Offen / FunkCa. 10-75 Meter

Hoch

Z-Wave

Offen / Funk

Ca. 40 Meter

Sehr hoch

Offene Systeme

Bei der Hausautomation gibt es verschiedene Systeme, die sich über verschiedene Wege steuern lassen. Grob wird in offene und geschlossene Systeme unterteilt.

 

Als offene Systeme werden Smart Home Systeme bezeichnet, die mit verschiedenen Geräten von verschiedenen Herstellern ausgestattet werden können. Der Vorteil bei offenen Systemen liegt in der flexiblen Gestaltung der Gerätekomponenten. Die Geräte verwenden einen gemeinsamen Funkstandard bzw. die gleiche „Sprache“ mit der sie mit dem Steuermodul kommunizieren, gleichzeitig können die einzelnen Geräte von einem anderen Hersteller kommen als das zentrale Steuermodul.

 

Diese Interoperabilität ist ein entscheidender Faktor für den Erflog von Smart Home Anwendungen. Dies bietet eine gewisse Freiheit bei der Auswahl der Geräte, aber hin und wieder können Probleme bei der Kommunikation von Steuermodul und Einzelgerät auftreten, da diese nicht aus einer Hand kommen und eventuell nicht optimal aufeinander abgestimmt sind.

Geschlossene Systeme

Bei geschlossenen Systemen ist der Nutzer eingeschränkter in der Auswahl der Komponenten. Wer sich für ein geschlossenes System entscheidet, greift auf Gerätekomponenten vom gleichen Hersteller zurück, hat allerdings eine gewisse Einschränkung bei der Auswahl der Geräte. Gleichzeitig besteht der Vorteil, dass die verwendeten Smart Home Standards optimal aufeinander abgestimmt sind und die Geräte perfekt per Funkstandard oder Datenkabel untereinander kommunizieren und funktionieren.

 

Geschlossene Systeme sind vom Prinzip ähnlich wie Apple Produkte: Wer Telefon, Laptop und Tablet von diesem Anbieter benutzt, kann ohne weiteres Daten zwischen den Geräten austauschen und ist an die einheitliche Bedienung gewöhnt. Offene Systeme sind vergleichbar mit dem Androidsystem von Google, welches von vielen verschiedenen Smartphone-Herstellern verwendet wird. Die Auswahl an Geräten und Anbietern ist zwar größer, die Recherche bei der Auswahl eines Produktes ist allerdings zeitintensiver und bei Problemen gibt es unterschiedliche Ansprechpartner. Deswegen sollte bei der Entscheidung zwischen einem geschlossenen oder offenen System genau abgewogen werden, welche Art von System am besten zu den Anforderungen passt.

 

Ein System wie innogy SmartHome beschreitet einen weiteren Weg: die Kernkomponenten aus einer Hand sind mit einem geschlossenen Funkprotokoll sicher und verlässlich eingebunden. Weitere Geräte und Insel-Systeme wie z.B. Philips-Hue (Beleuchtung), Netatmo (Klima und Wetter) oder  Yale ENTR (elektronisches Türschloss) werden software-seitig eingebunden. Dies geschieht lokal über den eigenen Router oder zentral über die Server der Anbieter. Der Vorteil hieraus ist eine abgestimmte Interoperabilität.

Smart Home Standards – Funk, Kabel und Stromleitung

Bei der Hausautomation (Hausautomatisierung) gibt es verschiedene Arten der Datenübertragung. Es gibt die Möglichkeit, Daten per Funk, Kabel oder sogar über die Stromleitung zu übermitteln.

Offen – Funk:

Die verschiedenen Smart Home Standards lassen sich den einzelnen offenen oder geschlossenen Systemen zuordnen. Die bekanntesten offenen Technologien zur Vernetzung von Geräten im Smart Home sind die Funkstandards WLAN und Bluetooth. WLAN ist die bekannteste Technologie für kabellose Datenübertagung und fast schon zu einem Synonym für das Internet geworden.

 

Bluetooth bzw. Bluetooth Low Energy (BLE) hingegen findet viel Verwendung bei der Verknüpfung von Smartphone und z.B. Freisprechgeräten oder mobilen Lautsprechern. Beide Funkstandards gehören auch zu den Smart Home Standards, jedoch sind sie noch nicht so verbreitet, wenn es um die Hausautomation (Hausautomatisierung) geht, weil sie nur einzelne Geräte statt Systeme einbinden. Es werden aber mehr und mehr Insel-Produkte für den Smart Home Bereich über WLAN vernetzt.

 

Die größte Verbreitung unter den Funkstandards in der Hausautomation ist die Z-Wave Technologie. Sie wurde 2001 von dänischen Ingenieuren entwickelt und ist mit mehr als 1400 zertifizierten Produkten die weltweit größte Systemplattform interoperabler funkbasierter Produkte.

 

Ein weiterer Funkstandard in der Hausautomation ist die ZigBee Technologie. Sie wurde von einem Verbund verschiedener Unternehmen entwickelt und ist auf kurze Reichweiten von 10-100 Metern spezialisiert, wodurch sie sich sehr gut für Hausautomatisierung eignet.

 

Die enocean Technologie ist ein Smart Home Standard, der sich in einem Punkt stark von den anderen beiden Technologien unterscheidet. Der enocean Funkstandard benutzt das Prinzip des „energy harvesting“, wodurch die Sensoren und Schalter keine Energiequelle wie Akkus oder Batterien benötigen. Die Technologie verbraucht für das Senden von Signalen nur kleinste Mengen von Energie. Diese Energie erzeugen Solarzellen oder Energiewandler, die aus Bewegungsenergie elektrischen Strom erzeugen. Da keine Batterien verwendet werden müssen, ist diese Technologie besonders wartungsarm.

 

SigFox bietet extrem niedrige Bandbreite für Geräte die Einwege-Kommunikation (zukünftig Zweiwege) haben und eine geringe Datenmenge senden. Sigfox ist ein klassisches Beispiel für ein LPWA (Low Power Wide Area) Netzwerk. Typische Daten sind z.B. Zählerablesungen, nachverfolgen von Geräten oder Alarmanlagen. In Zukunft wollen Sie Satelliten starten, um Ihre kostengünstige Infrastruktur-Technik noch günstiger zu machen. Wichtiger Partner für Module und Chipsätze ist Atmel, der auf diesem Gebiet als der weltweit führende Hersteller gilt.

 

LORA ist eine Technologie, die eine adaptive Modulation anbietet, um die Reichweite zu erhöhen. Wenn Geräte in der Nähe von einem LORA Zugang sind, können sie von mittleren Bandbreiten profitieren und transportieren Zweiwegeverbindungen. Je weiter sich die Geräte von dem LORA Zugang entfernen, verlieren sie auch an Bandbreite bis die Verbindung ähnlich der von SigFox ist. Diese Verbindungstechnologie wird von Semtech bereitgestellt. LORA wird von den Technikschwergewichten Sisco und IBM unterstützt. Trotzdem lässt die Technik noch einiges zu wünschen übrig, bedingt durch die aktuelle Silizium Generation.

 

LTE-M ist Teil der 5G Serie von Mobilfunkverbindungen. Sie kann in bereits existierende LTE Basisstationen mit Hilfe eines einfachen Firmware Updates eingesetzt werden. Die Technik wurde zwar nicht speziell für loT oder M2M Anwendungen konzipiert, da sie aber existierende Infrastruktur verwendet, ist das Einführen des Standards sehr einfach. Typische Geräte kommen aus dem mittlerem Leistungsbereich, wie ein kleiner Ventilator. LTE-M wird von den großen Funkzellenherstellern wie Qualcomm und Huawei unterstützt. Aktuell gibt es allerdings noch keine Smart Home Geräte die LTE-M nutzen.

Offen – Kabel, Stromleitung und Funk:

Der KNX Smart Home Standard zählt auch zu den offenen Systemen und ist eine Technologie, die in Variationen sowohl per Funk, Datenleitung und auch Stromleitung Daten übermittelt.

Geschlossen – Kabel:

Zu den geschlossenen Standards gehört eine Variante der KNX Technologie, die von der Busch-Jaeger Elektro GmbH verwendet wird. Diese ist kein Funkstandard, sondern ist eine Technologie, die mit Hilfe von Datenleitungen die Informationen übermittelt. Da diese KNX Variante eine geschlossene Technologie ist, wird sie nur in Busch-Jaeger Systemen verwendet.

Geschlossen – Stromleitung:

Auch bei den proprietären Technologien gibt es eine Lösung, die über die Stromleitung Daten verschickt. Diese Lösung heißt LCN Local Control Network. Dieses System wurde erstmalig 1992 vorgestellt und wird seit 1993 serienmäßig produziert.

Geschlossen – Funk:

Der HomeMatic Funkstandard ist der in Deutschland am meisten verbreitete Standard für SmartHome-Systeme zur Hausautomatisierung, der u.a. von der Smart Home Lösung Qivicon von der Telekom genutzt wird. Mit der Qivicon Lösung lässt sich Schritt für Schritt das eigene Zuhause in ein Smart Home verwandeln. Weitere Funkstandards lassen sich hier nachträglich integrieren.

 

Einer der vielversprechendsten Funkstandards im Smart Home Bereich ist der NB-IoT (Narrow Band – Internet of Things) Standard. Der Vorteil bei diesem Funkstandard ist der extrem niedrige Energieverbrauch bei einer sehr hohen Sicherheit und weniger Störsignalen als zum Beispiel bei LoRa. Durch 3GPP-Standards ist die Gebäudedurchdringung hoch. Mit einer Batterie können die Module 10 bis 20 Jahre betrieben werde. Hinzu kommt, dass es neben bestehenden 2G- und LTE-Netzwerken betrieben werden kann, da es nur eine Bandbreite von 200 kHz benötigt. Über die Zwei-Wege-Kommunikation sind Firmware Updates ganz einfach per Funk möglich. Ein weiteres sinnvolles Einsatzgebiet ist Smart Metering, da Strom- und Wasserzähler häufig in Kellern untergebracht sind. Die Verbreitung ist derzeit noch gering, allerdings vermutlich bis 2020 voll verfügbar.

Smartes Online-Türzugangssystem via RFID

Ein weiteres einfaches System, mit dem die Hausautomation beginnen kann, ist das schlüssellose Online-Türzugangssystem von KIWI. Mit Hilfe von RFID lässt sich die Tür über den Türsummer automatisch und sicher öffnen. RFID steht für Radio Frequency Identification. Dabei geschieht die Identifikation mit Hilfe von elektromagnetischen Frequenzen. Hierzu muss nur die Klingelanlage mit einem kleinen Sensor nachgerüstet werden, der auf 2,4GHz mit dem RFID-Tag kommuniziert. Zusätzlich werden KIWI Gateways etwa alle 100 Meter angebracht, um ein stadtweites Netzwerk aufzubauen.

 

Diese Infrastruktur ist entscheidend, um alle Türen sicher miteinander zu vernetzen und Zutrittsrechte in Echtzeit zu managen. Hierbei wird größter Wert auf die Sicherheit und den Datenschutz gelegt. Das Netzwerk von KIWI zeichnet sich durch eine hohe Bandbreite bei gleichzeitig weiter Reichweite aus. Zusätzlich ist es ein robustes Netzwerk, welches gegen Angriffe sehr gut geschützt ist. In Zukunft soll die Infrastruktur auch für Drittanbieter geöffnet werden, die mit weiteren Services die Städte der Zukunft noch smarter machen können. Die Integration von KIWI in andere Plattformen ist ebenfalls einfach über die KIWI API-Schnittstelle möglich.

So lassen sich Türen mit KIWI berührungslos öffnen

Smart Home Standards

Interoperabilität bleibt eine der größten Herausforderungen in der Smart Home Welt. Je nach Anwendungsfall eignen sich unterschiedliche Netzwerke und Standards. Es gibt aber vermehrt offenen Plug and Play Plattformen, die Geräte mit unterschiedlichen Kommunikationsstandards intelligent vernetzen können. Um das Problem der Interoperabilität zu reduzieren sind Partnerschaften ein wichtiges Mittel. So kooperiert KIWI zum Beispiel unter anderem auch mit Innogy, einer Tochtergesellschaft des deutschen Energieversorgers RWE, um die Wohnungen vieler Menschen smarter zu machen.

 

Auch Aareon hat KIWI in ihr Portfolio von Aareon Smart World aufgenommen. Neben der Sicherheit der Netzwerke ist die Nutzerfreundlichkeit ein entscheidender Faktor für die Verbreitung von Smart Home Geräten und Plattformen. Daher besteht eine Kooperation zwischen KIWI und dem PropTech-Unternehmen Allthings. Sie statten jedes Gebäude mit den passenden digitalen Lösungen aus und vereinen die Bedienung in einer übersichtlichen Plattform. So werden die oft versteckten Kosten der Gebäudeverwaltung erheblich reduziert.

So funktioniert KIWI

 

 

Christian Bogatu

PropTech-Spezialist Dr.-Ing. Christian Bogatu ist Mitgründer und Beirat bei KIWI. Der mehrfache Gründer und Ex-McKinsey-Berater begleitet das Thema Digitalisierung der Immobilienbranche durch seine Tätigkeit bei KIWI, als CEO von Fresh Energy und als Advisor für Großkonzerne wie innogy. In unserem Blog teilt er sein Wissen und seine Erfahrungen zu diesem Thema.

2 Kommentare
  • Posted at 16:15, 14. August 2017

    Hallo Herr Bogatu;

    ein, nämlich unser neuer Funkstandard eNet (s. Homepage) fehlt noch.

    Freundliche Grüße / Best Regards

    i.V. Ullrich Fichtner
    Dipl.-Ing.
    [email protected]
    Leiter Kommunikation Verbände
    Vertrieb Inland
    Mobil 01722349701

  • Posted at 16:15, 14. August 2017

    Hallo Herr Bogatu;

    ein, nämlich unser neuer Funkstandard eNet (s. Homepage) fehlt noch.

    Freundliche Grüße / Best Regards

    i.V. Ullrich Fichtner
    Dipl.-Ing.
    [email protected]
    Leiter Kommunikation Verbände
    Vertrieb Inland
    Mobil 01722349701

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