Smart Home (Bild: Pixabay/Pixaline)

Funkstandards im Smart Home (Teil 1): Woran WLAN und Bluetooth kranken

Reichweite, Sicherheit und Energiebedarf sind im Smart Home entscheidend, wenn Sensoren und Schalter vernetzt werden sollen. WLAN und Bluetooth schneiden in zwei von drei Fällen nicht so gut ab.

Zwei praktische Probleme tauchen beim Aufbau eines Smart Home auf – oder wenn auch nur ein weiterer Sensor oder Schalter integriert werden soll: Bleibt das Funksignal über die Entfernung stabil? Und: Verstehen sich die einzelnen Komponenten überhaupt untereinander? Da können die einzelnen Bausteine ihre Aufgaben noch so gut erfüllen, ohne einen gemeinsamen Funkstandard vernetzt sich da gar nichts. (Komplett verkabelte Eigenheime lassen wir hier außen vor. Durch den hohen Aufwand dürften sie die Ausnahme bleiben.)

WLAN zu energiehungrig

Warum also keines der etablierten Funkprotokolle wie WLAN oder Bluetooth nehmen? Jeder hat bereits solche Verbindungen aufgebaut und weiß daher auch, dass diese Probleme mit sich bringen – vor allem im Betrieb, wenn die Verbindungen nicht stabil sind und sogar aussetzen, wenn die Mikrowelle läuft oder geduscht wird. Aus diesem Grund weichen die Smart-Home-Ausrüster bei der Heimautomation auf andere Funkprotokolle aus. Auf einen gemeinsamen Standard konnten sie sich allerdings noch nicht einigen. Sogar WLAN und Bluetooth werden eingesetzt.

Mehr Reichweite bringt der WLAN-Standard IEEE 802.11 ah, da er niedrigere Frequenzen nutzt (Bild: Qualcomm)

Mehr Reichweite bringt der WLAN-Standard IEEE 802.11 ah, da er niedrigere Frequenzen nutzt (Bild: Qualcomm)

Wo ein Smart Home aufgebaut werden soll, ist in der Regel bereits ein WLAN-Netz vorhanden. Der Datendurchsatz ist hoch, die Verbindungen sind verschlüsselt. Von außen in ein solches Netz einzugreifen und die Alarmanlage außer Betrieb zu setzen, wäre gar nicht so einfach. Der Preis für ein Smart Home auf WLAN-Basis wäre jedoch ein hoher Energieverbrauch. WLAN-Geräte sind auf eine Steckdose angewiesen. Niemand möchte alle paar Tage die Batterien in sämtlichen Rauchmeldern auswechseln, schon gar nicht in einem Altbau mit hohen Decken. Auch eine Lampe intelligent zu steuern, würde keine oder nicht viel Energie sparen, wenn der WLAN-Schalter in der Steckdose selbst viel Energie verbraucht.

Bluetooth zu kurzsichtig

Zudem ist die Reichweite in WLAN-Netzen nicht immer ausreichend. Wenn schon auf dem Sofa der Laptop Probleme hat, die Verbindung zu halten, wie soll das sämtlichen Sensoren und Schaltern gelingen, die oft in den Ecken sitzen? Das liegt an der relativ hohen Frequenz von 2,4 GHz, die gut von Wasser und Metall abgeschirmt wird – und was sich sonst noch so in den Wänden befindet. Doch Sensoren sollten nicht den Kontakt zur Smart-Home-Zentrale verlieren, wenn sie Alarm schlagen. WLAN eignet sich deshalb nur als zusätzlicher Datenkanal, wenn große Datenmengen übertragen werden sollen wie bei einem Videofeed. In Zukunft soll auch WLAN energiesparsamer werden und sich dann für die Vernetzung im Smart Home besser eignen. Grundlage ist der Standard IEEE 802.11 ah, auf dem unter anderem WiFi HaLow aufsetzt.

Bluetooth 5 schafft höhere Reichweiten und spart gleichzeitig Energie

Bluetooth 5 schafft höhere Reichweiten und spart gleichzeitig Energie

Auch Bluetooth ist keine Funktechnik, die für das Smart Home geschaffen wurde. Die Reichweite beträgt bei freier Sicht bis zu 10 Meter. Wenn das Signal dann noch durch Wände muss, reduziert sich die Distanz weiter. Mit den aktuellen Standards Bluetooth Low Energy und Bluetooth Smart wurde immerhin der Energiebedarf reduziert, so dass Sensoren im Smart Home auch über Monate mit nur einer Batterie betrieben werden könnten. Durch die vielen unterschiedlichen Bluetooth-Versionen ist jedoch die Kompatibilität nicht immer gewährleistet. Android-Smartphones müssen Bluetooth 4.3 unterstützen, um direkt mit den Smart-Home-Geräten kommunizieren zu können. Bluetooth 5 hat zudem eine höhere Reichweite im Energiesparmodus gebracht. Jetzt müssen es die Hardware-Entwickler nur noch einsetzen.

Alternative Funkstandards verwenden nur selten das Frequenzband um 2,4 GHz, in dem WLAN und Bluetooth funken, sondern beorzugt die Bänder um 433 MHz und 868 MHz. Zudem senden sie weniger Daten, was allerdings auf Kosten der Sicherheit gehen kann. Teilweise sind sie unverschlüsselt, teils setzen sie auf eine einfache Authentifizierung (Wer bist du?) oder Authorisierung (Darfst du meine Daten haben?). Es gibt aber auch Daten im Smart Home, die nur komplett verschlüsselt übertragen werden sollten. Unterschiedliche Hersteller und Systeme setzen hierbei auf unterschiedliche Funkstandards. Davon berichten wir in Teil 2.

Titelbild: Pixabay/Pixaline

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