Netzkomponenten
Funktechnik in der Gebäudeautomation
Vier Funkprotokolle im Vergleich
17. April 2009
In den letzten Jahren kamen viele Produkte für die Gebäudeautomation auf den Markt, die per Funk Daten übertragen oder Licht, Heizung und Fenster ansteuern. Doch vieles davon ist für den professionellen Einsatz ungeeignet. Denn oft haben die Hersteller ein proprietäres Funkprotokoll in ihre Geräte integriert, sodass die Produkte wegen fehlender allgemeiner Akzeptanz kaum Chancen haben, eine größere Marktbreite zu erlangen. Doch vier Funkprotokolle, die alle im 868-MHz-ISM-Band arbeiten, bieten sich für den professionellen Einsatz in der Gebäudeautomation an.
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(zoom) Die Arbeitsweise von Enocean. Quelle: Enocean
Grundsätzlich muss ein funkbasiertes Datenprotokoll einige Minimalanforderungen erfüllen, wenn es sich für den Einsatz in Unternehmen oder Behörden eignen soll:
eine sichere Kommunikation, auch wenn andere Installationen im gleichen Frequenzband senden,
einen Rückkanal vom Empfänger zum Sender, damit darüber Steuersignale quittiert werden können,
Einhaltung internationaler Standards oder zumindest Unterstützung entsprechender Bestrebungen einer Industrievereinigung mit hinreichend vielen, in unterschiedlichen Märkten tätigen Unternehmen.
Derzeit erfüllen nur Enocean, KNX-RF, Zigbee und Z-Wave diese Minimalanforderungen. Alle vier nutzen das ISM-Frequenzband (Industrial, Scientific, Medical) im Bereich von 868 MHz. Hier sind nur sehr kurze Belegungszeiten eines Funkkanals erlaubt (maximal unter einem Prozent Sendeaktivität innerhalb einer definierten Zeitspanne), wodurch sich Interferenzen mit anderen Sendern minimieren. Da Steuerungsprotokolle zum Austausch von Messwerten und Statusinformationen sowie für Steuerungsbefehle nur geringe Datenraten aufweisen, muss kein großes Frequenzband für diese Techniken belegt werden. Die geringe Sendezeit, verbunden mit einer ebenfalls begrenzten Sendeleistung, führt zu geringem Energiebedarf. Somit können die Geräte über Batterie oder sogar batterielos betrieben werden. Gleichzeitig belasten sie die Umwelt kaum mit elektromagnetischen Wellen. Dies spielt vor allem beim Einsatz in privaten Häusern eine Rolle.
Die Funktechniken im Einzelnen
Zigbee eignet sich für das 868-MHz- und das 2,4-GHz-Band. Die unteren Protokollschichten dieses Protokolls sind in der IEEE-Spezifikation IEEE-802.15.4 beschrieben. Eine Allianz von über 200 Chip-Herstellern und Anwendern unterstützt, vermarktet und entwickelt diese Technik weiter. Sie ist rund um den Globus verbreitet, leidet aber an massiven Inkompatibilitäten unterschiedlicher Protokollversionen und Herstellerimplementierungen.
Z-Wave ist eine Entwicklung des dänischen Unternehmens Zen-Sys, des alleinigen Herstellers der zugehörigen Chips. Dies sorgt für eine hohe Kompatibilität. Eine Allianz von über 130 Firmen entwickelt am Umfang und an den Anwendung des Protokolls. Z-Wave ist in den USA der De-facto-Standard für die funkgesteuerte Hausautomation und sorgt durch ein Zertifizierungsprogramm für Interoperabilität zwischen verschiedenen Herstellern.
