Z-WAVE TECHNOLOGIE

Z-Wave ist ein drahtloses, radiofrequenzbasiertes Protokoll in der Kommunikationstechnologie, mit dem Sie Ihre Sicherheitsstandards erhöhen, Energie sparen und Ihren Komfort steigern können. Der Funkstandart ermöglicht es Ihnen, verschiedene elektronische Geräte in Wohn- und Geschäftsumgebungen miteinander zu verbinden. Mit weltweit über 100 Millionen verkauften Geräten ist das Protokoll mit Abstand der Weltmarktführer im Bereich der drahtlosen Steuerung.

Was ist Z-Wave?

Z-Wave (auch Z Wave oder Zwave) wurde im Jahr 2004 von Zensys Inc. in Dänemark entwickelt und ist darauf ausgerichtet, einfache und kostengünstige Geräte anzubieten. Das drahtlose Protokoll ist für die Kommunikation zwischen Geräten zur Automatisierung von Prozessen in Ihrem Smart Homes verantwortlich. Um eine sichere Verbindung zwischen den smarten Geräten herzustellen, verwendet der Funkstandart Niedrigenergie-Funkwellen. So wird es Ihnen möglich, Haushaltsgeräte sowie anderen technischen Geräten, wie Lampen, Thermostate, Schlösser und Sicherheitssysteme drahtlos zu steuern.

Wie funktioniert die Z-Wave-Funktechnologie?

In Europa arbeitet Z-Wave mit einer Frequenz von 868,42 MHz unter Verwendung eines dezentralen Netzwerksystems (Mesh-Netzwerktopologie). Ein Netzwerk kann demnach bis zu 232 Knotenpunkte enthalten, welche die einzelne Netzwerke zu einem größeren verbinden. Z-Wave nutzt die sogenannte die Manchester-Kodierung, eine Form der Phasenmodulation bei der Taktung. Zudem wird durch die GFSK-Modulation der Anteil der Oberwellen bei der Signalübertragung reduziert. Damit Sie ein Netzwerk einrichten und administrieren können, wird ein zentraler Controller, der im Netzwerk „eingeschlossen“ ist, benötigt.

Netwerk-ID und Knoten-ID

Jedes Z-Wave-Netzwerk besitzt eine genaue Netzwerk-ID. Diese ID bildet die gemeinsame Identifikation aller Knoten, die zu einem Z-Wave-Netzwerk gehören. Sie hat eine Länge von 4 Bytes und wird automatisch vom Controller an jedes smarte Gerät, welches dem Netzwerk hinzugefügt wird, vergeben. Knoten mit unterschiedlichen Netzwerk-IDs können nicht miteinander kommunizieren. Jedes smarte Gerät wird zudem durch eine Knoten-ID (Node-ID) identifiziert. Sie hat eine Länge von 1 Byte und bezeichnet die Adresse des im Netzwerk vorhandenen Geräts beziehungsweise Knotens.

Z-Wave verwendet einen primären Controller zur Authentifizierung sowie ein Source Routing-System. Mit diesem lassen sich jederzeit alle Dateipfade vollständig nachvollziehen. Die smarten Geräte können miteinander kommunizieren, indem sie Zwischenknoten ansteuern um die Dateipfade festzulegen. Dabei weichen sie sogenannten „toten Flecken“ aus. Eine Nachricht von Knoten A an Knoten C kann also problemlos übertragen werden, selbst wenn die zwei Knoten nicht in Reichweite liegen. Voraussetzung hierfür ist, dass der dritte Knoten B sowohl mit Knoten A als auch mit Knoten C verbunden ist. Wenn die bevorzugte Route nicht verfügbar sein sollte, probiert das Gerät, von dem die Nachricht stammt, andere Routen aus, bis schließlich ein Pfad zum Knoten C gefunden ist.

Netzwerke überbrücken

Aufgrund dieser Mesh-Netzwerktopologie dehnt sich ein Z-Wave-Netzwerk viel weiter aus, als die Funkreichweite einer einzelnen Einheit. Damit die einzelnen Z-Wave-Einheiten Nachrichten weiterleiten können, dürfen sie sich zu keinem Zeitpunkt im Stand-By Modus befinden. Aus diesem Grund sind batteriebetriebene Signalverstärker (Repeater) generell nicht geeignet. Ein einzelnes Z-Wave Netzwerk kann – aufgrund der Knotenanzahl – aus bis zu 232 Geräten zusammengesetzt sein. Sollten mehr Geräte benötigt werden, besteht die Möglichkeit, Netzwerke zu überbrücken und diese so miteinander zu verbinden.

Einsatzmöglichkeiten von Z-Wave

Durch Z-Wave können Sie Haushaltsprodukte, wie beispielsweise Leuchten, Türschlösser und Thermostate smart steuern. Das Protokoll ermöglicht den Geräten, sicher und drahtlos miteinander zu kommunizieren und die von Ihnen gewünschten Funktionen auszuführen. Das Beste: Die vernetzten Geräte können Sie überall auf der Welt ganz einfach per Smartphone, Tablet oder PC aus der Ferne steuern. Die Z-Wave-Technologie empfängt dabei einen Befehl vom Smartphone und leitet diesen an das Zielgerät weiter.

So können Sie mittels Z-Wave zum Beispiel Ihr Garagentor schließen, indem Sie den Befehl per App auf dem Smartphone auswählen. Dabei spielt es keine Rolle, wo Sie sich befinden. Die einzige Voraussetzung ist, dass Sie eine funktionierende Internetverbindung haben. Das Smartphone sendet den Befehl zum Schließen des Garagentors. Sobald das Garagentor geschlossen wurde, erhalten Sie eine Benachrichtigung, auf Ihr Smartphone. Damit dies reibungslos funktioniert, müssen alle smarten Geräte über eine integrierte 2-Wege-Kommunikation ohne Unterbrechung durch das hauseigenen Wi-Fi-Netzwerk verfügen.

Vorteile der Z-Wave Funktechnologie

Interoperabilität
Mesh-Struktur
Low-Power-RF-Kommunikationstechnologie
AES-128 Verschlüsselungssystem

Interoperabilität

Z-Wave bietet diverse Vorteile, beispielsweise die Interoperabilität. Sobald ein Gerät Z-Wave-zertifiziert ist, können Sie es mit jedem anderen smarten Produkt von Z-Wave vernetzten – unabhängig vom Herstellungsjahr, dem Markennamen und der Z-Wave-Version. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine Interferenz mit anderen Systemen auftreten kann. Das Z-Wave-Protokoll funkt auf einem anderen Frequenzbereich als andere Smart Home Protokolle. Beispiel gefällig? ZigBee, Wi-Fi und Bluetooth funken alle auf demselben Frequenzband, während Ihr Wi-Fi-Netzwerk von Z-Wave nicht gestört wird. So wird eine schnellere Kommunikation mit dem Netzwerk möglich. Zudem werden Verzögerungen vermieden.

Mesh-Struktur

Ebenso vorteilhaft ist die bereits erwähnte Mesh-Struktur des Netzwerks. Das Meshnet verbindet die Infrastrukturknoten in Ihrem lokalen Netzwerken direkt, dynamisch und unabhängig mit so vielen Knoten wie möglich. Dies macht es möglich, dass alle smarten Geräte zusammenarbeiten, um die Daten effizient weiterzuleiten. Die Ungebundenheit der einzelnen Knoten ermöglicht jedem Knotenpunkt, an der Weiterleitung von Informationen teilzunehmen. Die Mesh-Netzwerke organisieren und konfigurieren sich eigenständig, was den Installationsprozess einfach macht. Das heißt, je mehr Z-Wave Produkte Sie im Haus haben, desto stärker wird das Z-Wave-Signal und desto weiter kann dies verteilt werden. Sollte das Signal nicht ausreichen, können Sie Repeater einsetzen, die das Signal von einem Gerät zum anderen verstärken.

Low-Power-RF-Kommunikationstechnologie

Die Z-Wave-Technologie nutzt zudem die sogenannte Low-Power-RF-Kommunikationstechnologie. Diese unterstützt vollständige Mesh-Netzwerke, in denen kein Koordinatorknoten erforderlich ist. Die Kommunikation zwischen den Geräten erfolgt dabei bei minimalem Energieverbrauch, was sich vorteilhaft auf Ihre Stromrechnung auswirkt.

AES-128 Verschlüsselungssystem

Besonders hervorzuheben ist auch, dass der Z-Wave-Standard sehr sicher ist. Das System unterstützt das AES-128 Verschlüsselungssystem, welches von der US-Regierung zum Schutz von Verschlusssachen verwendet wird. Dieser Technologie zu decodieren, dürfte sich als recht schwierig gestalten.

Nachteile der Z-Wave Funktechnologie

Leider birgt selbst die Z-Wave-Technologie nicht nur Vor- sondern auch Nachteile. Beispielsweise ist die Reichweite begrenzt. Daher erfordert es viele Z-Wave-Geräte, um eine große Abdeckung zu schaffen. Dadurch erhöhen sich Ihre Gesamtkosten. Zudem unterstützt Z-Wave nur eine vergleichsweise kleine Knotenanzahl von 232. Darüber hinaus ist im Z-Wave-System eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von nur 100 Kbit/s möglich, die im Vergleich zu Konkurrenzsystemen eher gering ist. Für die Überwachung und Steuerung eines Smart Home sind diese Nachteile allerdings nicht relevant.

Z-Wave-Allianz

Auf dem weltweiten Markt werden etwa 94 Millionen Geräte mit Z-Wave Technologie angeboten, die insgesamt 70 Prozent des Smart Home-Bereichs abdecken. Die intelligenten Produkte im Z-Wave System sind durch die Interoperabilität untereinander vollständig kompatibel. Dies wird durch eine private Organisation sichergestellt: der Z-Wave-Allianz. Sie verfügt zurzeit über 700 Mitglieder mit 2.400 zertifizierten Produkten auf der ganzen Welt.

Wir sind stolzes Mitglied der Z-Wave Allianz – einer Vereinigung von über 600 Herstellern und Dienstleistern, die Produkte für drahtlose Heimautomation mittels Z-Wave herstellen bzw. entwickeln. Eine zentrale Aufgabe der Allianz ist die Sicherstellung der Interoperabilität zwischen den unterschiedlichen Z-Wave Geräten. Dies wird durch einen Zertifizierungsprozess sichergestellt, der die Nutzung des Z-Wave Logos nur für diejenigen Produkte erlaubt, die vollständig den Z-Wave Spezifikationen entsprechen.

Zudem organisiert die Z-Wave Allianz gemeinsame Marketing- und Messeauftritte ihrer Mitglieder, führt Entwicklungs- und Anwendungs-Trainings durch und entwickelt über interne Arbeitsgruppen den Z-Wave-Standard weiter. Das neueste Mitglied der Allianz ist die Samsung-Tochter SmartThings.