Smart Home Standards Übersicht

Smart Home Standards: Das sind die wichtigsten

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Zahlreiche elektronische Komponenten werden bei der Einrichtung eines Smart Homes installiert und miteinander gekoppelt. Die Verbindung erfolgt sowohl über fest installierte Kabelleitungen als auch über Funk.

 

Das Problem: Für die Funkübertragung gibt es verschiedene Standards, so dass die Komponenten zum Teil nicht optimal oder auch gar nicht miteinander kommunizieren können. Hausverwalter müssen in diesem Fall alle Smart-Home-Komponenten einzeln im Blick behalten (Klima- und Beleuchtungssteuerung, Aufzugsmanagement etc.). Der Verwaltungsaufwand ist unnötig hoch, auf einheitliche Smart-Home-Standards konnten sich die Hersteller bislang nicht einigen – was für Hausverwaltungen und Immobilieneigentümer allerdings ein echter Mehrwert wäre.

 

Lesen Sie in diesem Beitrag, welche Smart-Home-Standards es aktuell gibt und wie weit sie verbreitet sind.

Das Wichtigste in Kürze

  • Hausautomationssysteme gibt es als offene und als geschlossene Systeme.
  • Bei offenen Systemen können verschiedene Anwendungen gut miteinander kombiniert und ergänzt werden, unabhängig vom Hersteller. Bei geschlossenen Systemen ist dieses in der Regel nur möglich, wenn die Anwendungen von einem einzigen Hersteller kommen.
  • Smart Homes sind besonders effizient und komfortabel, wenn möglichst alle Komponenten miteinander verknüpft sind. Ob ein offenes oder ein geschlossenes System sinnvoll ist, hängt vom Einzelfall ab.

Smart-Home-Standards im Vergleich – Geschlossene und offene Systeme

Systeme zur Hausautomatisierung lassen sich in offene und geschlossene Systeme unterscheiden. Was das genau bedeutet, wie sich beide Systeme voneinander unterscheiden und welche Vor- bzw. Nachteile sich aus dem jeweiligen System ergeben, erfahren Sie hier.

 

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Offene Systeme

Offene Standards sind Smart-Home-Systeme, die für jeden frei verfügbare Protokolle verwenden. Man könnte hier sagen, dass viele unterschiedliche Geräte die gleiche Signal-Sprache sprechen. Der Vorteil bei offenen Systemen liegt in der flexiblen Gestaltung der Gerätekomponenten. Geräte unterschiedlicher Hersteller können so miteinander kommunizieren und sind über eine Plattform steuerbar. Das bedeutet eine einfache Bedienung für den Endverbraucher.

 

Diese Verknüpfung wird als Interoperabilität bezeichnet. Sie ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg von Smart-Home-Anwendungen. Auf der einen Seite bietet sich hier dem Nutzer eine gewisse Freiheit bei der Auswahl der Geräte. Auf der anderen Seite können aber 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

Geschlossene Standards sind Smart-Home-Systeme, die verschlüsselte Protokolle verwenden. Sie werden oft von nur einem Unternehmen entwickelt und verwendet. Diese Systeme sind dann häufig nicht mit Geräten anderer Hersteller kompatibel. Man könnte hier sagen, dass die Geräte unterschiedlicher Hersteller verschiedene Sprachen sprechen und sich gegenseitig nicht verstehen.

 

Wer sich also für ein geschlossenes System entscheidet, ist daher einerseits bei der Auswahl der Geräte eingeschränkt. Andererseits sind die verwendeten Smart-Home-Standards optimal aufeinander abgestimmt. Sie kommunizieren und funktionieren perfekt untereinander, da sie vom selben Hersteller stammen.

Offene versus geschlossene Systeme – Der Vergleich

Geschlossene Systeme sind vom Prinzip ähnlich wie Apple-Produkte: Wer Telefon, Laptop und Tablet von diesem Anbieter nutzt, kann ohne weiteres Daten zwischen den Geräten austauschen und ist an die einheitliche Bedienung gewöhnt. Offene Systeme sind vergleichbar mit dem Android-System 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.

Smart-Home-Standards im Überblick

Innerhalb der Smart-Home-Standards gibt es Protokolle zur Datenübertragung. Dies sind Kommunikationsprotokolle für den Austausch von Daten. Das ist vergleichbar mit einem Wörterbuch, welches unterschiedliche Sprachen übersetzt und bei der Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten hilft. Dienen diese Geräte der Hausautomation, werden Sie auch als Smart-Home-Geräte bezeichnet.

FunkstandardTypÜbertragungswegVerbreitung
WLANOffenFunkHoch
Bluetooth LEOffenFunkHoch
LTE-MOffenFunkGering
NB-IoTOffenFunkGering
SigFoxOffenFunkMittel
LORAOffenFunkMittel
LCNGeschlossen KabelgebundenHoch

Offen – Funk

Die verschiedenen Smart-Home-Standards lassen sich den einzelnen offenen oder geschlossenen Systemen zuordnen. Unter den offenen Technologien zur Vernetzung von Geräten im Smart Home sind vor allem die Funkstandards WLAN und Bluetooth zu nennen. WLAN ist die bekannteste Technologie für kabellose Datenübertragung 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 zu den Smart-Home-Standards, jedoch sind sie in diesem Bereich noch nicht so verbreitet, weil sie nur einzelne Geräte statt Systeme einbinden. Es werden aber mehr und mehr Produkte für den Smart-Home-Bereich über WLAN vernetzt.

 

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 (Internet of Things) oder M2M (Machine to Machine) Anwendungen konzipiert, da sie aber existierende Infrastruktur verwendet, ist das Einführen des Standards sehr einfach. Typische Geräte kommen aus dem mittleren Leistungsbereich, wie z. B. 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.

 

Einer der vielversprechendsten Funkstandards im Smart-Home-Bereich ist der NB-IoT-Standard (Narrow Band – Internet of Things). Der Vorteil bei diesem Funkstandard ist der extrem niedrige Energieverbrauch bei einer sehr hohen Sicherheit und weniger Störsignalen als zum Beispiel bei LoRa (siehe weiter unten im Text). Durch 3GPP-Standards ist die Gebäudedurchdringung hoch. Mit einer Batterie können die Module 10 bis 20 Jahre betrieben werden. 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.

 

SigFox bietet extrem niedrige Bandbreiten für Geräte die Einwege-Kommunikation (zukünftig Zweiwege-Kommunikation) haben und eine geringe Datenmenge senden. Sigfox ist ein klassisches Beispiel für ein LPWA-Netzwerk (Low Power Wide Area). Typische Daten sind z. B. Zählerablesungen oder das Nachverfolgen von Geräten wie bspw. Alarmanlagen.

 

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 Zwei-Wege-Verbindungen. 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 Cisco und IBM unterstützt.

Geschlossen – Kabelgebunden

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.

Smart Home Protokolle

Mittlerweile ist eine Vielzahl von Protokollen auf dem Markt, die konkret für den Einsatz im Bereich Smart Home bzw. Home Automation konzipiert wurden. Sie sind spezialisierter als die oben genannten Technologien und in der Regel geeignet, Produkte verschiedener Hersteller miteinander zu verbinden.

FunkstandardTypÜbertragungswegVerbreitung
enoceanOffenFunkGering
ZigBeeOffenFunkHoch
Z-WaveOffenFunkSehr hoch
HomeMaticOffenFunkGering
6LOWPAN (868 Mhz)OffenFunkMittel
KNXOffenFunk, KabelgebundenHoch

Offen – Funk

Die enocean Technologie ist ein Smart-Home-Standard, der sich in einem Punkt stark von den anderen 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.

 

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. Im Gegensatz zu Bluetooth-Verbindungen beispielsweise ist ein ZigBee-Netzwerk auch aus der Ferne über das Internet ansprechbar. Philips Hue, Osram Lightify und über 2000 weitere Produkte nutzen bereits diesen Standard.

 

Die größte Verbreitung unter den Funkstandards in der Hausautomatisierung 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.

 

Innerhalb der Hausautomation ist der HomeMatic-Funkstandard für Smart-Home-Systeme weit verbreitet. Er wird u. a. von Qivicon, der Smart-Home-Lösung der Telekom, genutzt. Mit Qivicon lässt sich Schritt für Schritt das eigene Zuhause in ein Smart Home umwandeln. Weitere Funkstandards lassen sich hier auch nachträglich integrieren.

6LoWPAN ist ein Standard zur Datenübertragung per Funk, der sich vor allem durch seinen niedrigen Energieverbrauch auszeichnet. Er wurde speziell für kleine Geräte mit niedrigem Stromverbrauch entwickelt, die auch Teil des IoT werden sollten. KIWI nutzt u. a. diesen Standard mit 868 Mhz für den digitalen Türzugang.

 

Offen – Funk, Kabelgebunden

Der Smart-Home-Standard KNX zählt auch zu den offenen Systemen und ist eine Technologie, die in Variationen sowohl per Funk als auch kabelgebunden Daten übermittelt. Sie ist eher für kurze Strecken geeignet und hat eine Reichweite von ca. 20 Metern.

 

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So funktioniert die Zutrittskontrolle bei KIWI

Für die Transponder nutzt KIWI zwei Systeme: RFID (Radio Frequency Identification) und NFC (Near Field Communication). Beide Technologien gewährleisten, dass die Türen auch wirklich nur mit jenen Transpondern geöffnet werden können, die dafür freigeschaltet wurden.

 

Bei der RFID-Technologie kommunizieren die Transponder mit den KIWI Sensoren der Türen auf einer Frequenz von 2,4 GHz und stellen eine zweifelsfreie Identifizierung sicher. Das System gewährleistet also, dass die Türen ausschließlich mit Transpondern geöffnet werden können, die dafür auch freigeschaltet wurden. Zudem sorgt RFID für eine genaue Standortbestimmung: Die Transponder funktionieren nur, wenn sich der KIWI Nutzer mit dem Gerät direkt vor der Tür befindet – ein Öffnen aus der Ferne wird aus Sicherheitsgründen verhindert. Der größtmögliche Abstand beträgt etwa 3 Meter.

 

Die NFC-Technologie funktioniert ähnlich und nutzt im Fall von KIWI den Standard Mifare DESFire EV2. Dieser Standard ist ausgesprochen sicher und wird für die Übertragung von sensiblen Daten wie zum Beispiel bei Bankkarten und elektronischen Reisepässen genutzt. Einen KIWI Transponder zu kopieren, ist damit unmöglich. Im Gegensatz zu RFID ist NFC ein passives System. Das bedeutet, dass der Transponder für die Nutzung des NFC-Systems keine eigene Stromquelle benötigt wie bei RFID, wo die Batterie des Transponders der Stromlieferant ist. Bei NFC wird die Energie von der Türklinke bzw. dem Türknauf geliefert, vor die der Transponder gehalten wird.

 

Ob NFC oder RFID zum Einsatz kommt, hängt davon ab, in welcher Form der Transponder genutzt wird. RFID wird beim Klick auf den KIWI Transponder und beim berührungslosen Öffnen verwendet, NFC beim Entriegeln der Tür durch das Anhalten des Transponders an die Türklinke bzw. den Türknauf.

 

Die NFC-Technologie kommt bei KIWI an Wohnungstüren zum Einsatz, RFID sowohl an Wohnungstüren als auch an weiteren Türen im Innenbereich (z. B. Flur- und Kellertüren) sowie Hauseingangstüren und Schranken.

MediumMethodeVerbindungsartBedienung
KIWI TransponderHandsfree-Modus: Berührungsloses TüröffnenRFIDRadius von ca. 3 Metern um die Tür
Button des Transponders drückenRFIDRadius von ca. 3 Metern um die Tür 
Transponder vor Smart Lock haltenNFCdirekt an der Tür
KIWI AppMobilfunkMobiles Internetvor Ort oder aus der Ferne
KIWI PortalWLANInternetaus der Ferne

Zusätzlich werden KIWI Gateways etwa alle 100 Meter angebracht, um ein stadtweites Netzwerk aufzubauen. KIWI Gateways kommunizieren über einen Mobilfunkmast mit dem Cloud-basierten KIWI Servern. Die wiederum schicken Signale an die (mobilen) Endgeräte unserer Nutzer.

 

Standards Smart Home

 

Diese Infrastruktur ist entscheidend, um alle Türen sicher miteinander zu vernetzen und Zutrittsrechte in Echtzeit zu managen. Hierbei wird größter Wert auf Sicherheit und 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.

Interoperabilität: Gemeinsam Herausforderungen meistern

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

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Auch Aareon hat KIWI in ihr Portfolio von Aareon Smart World aufgenommen. Seit Ende 2017 ist die KIWI Funktion in das Service-Portal für Handwerker namens Mareon integriert. Damit wird der Prozess der Auftragsvergabe an Handwerker noch einen Schritt digitaler.

 

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 unterschiedlicher Smart-Home-Geräte in einer einzigen, übersichtlichen Plattform. So werden die oft versteckten Kosten der Gebäudeverwaltung erheblich reduziert.

 

Im November 2018 gründete KIWI gemeinsam mit führenden Akteuren der Immobilienbranche die „Initiative Digitaler Türzugang“, kurz IDiT. Diese setzt sich für Standards beim digitalen Türzugang ein. Sie Fordern mehr Aufklärung, Normen und Schnittstellen für digitale Zugangssysteme. Digitaler Türzugang ist dabei Teil des Smart Home. Mit Hilfe der Initiative wollen sie das Problem der fehlenden Interoperabilität intelligenter Anwendungen in der Immobilienbranche angehen.

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Julia Rubin

Julia Rubin verantwortet Marketing und Kommunikation bei KIWI. In der Immobilienwelt ist sie durch ihre vorherige Tätigkeit bei BSR Tochter Berlin Recycling schon lange zuhause. Sie kennt die besten Veranstaltungen und spannendsten Artikel zum Thema PropTech, Smart Home und Digitalisierung und berichtet über interne KIWI News.

2 Comments
  • 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

    • Christian Bogatu
      Antworten
      Posted at 15:04, 16. August 2017

      Hallo Herr Fichtner,
      vielen Dank für Ihren Hinweis. Wir werden das prüfen und gegebenenfalls anpassen.
      Viele Grüße
      Christian Bogatu

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