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ZigBee, Drahtlosprotokoll speziell für IoT

ZigBee, das im Jahr 2005 als offener Protokollstandard entwickelt wurde und die physikalische IEEE 802.15.4-Schicht nutzt, ist das erste große Drahtlosprotokoll, welches speziell für IoT konzipiert wurde. Wie Z-Wave weist ZigBee einen niedrigen Stromverbrauch und ein vermaschtes Netzwerk auf.

Obwohl die Funkreichweite im Freien auf bis zu 100 Metern festgelegt ist, erzielt ZigBee-Zubehör oft eine viel geringere Reichweite, da das Funknetzwerk auf Energieeffizienz statt großem Betriebsbereich eingestellt ist. Das Maschennetz von ZigBee lässt jedoch große Netzwerke zu, die weit über die Reichweite eines einzelnen ZigBee-Gerätes wachsen können. Dieses vermaschte Netz ermöglicht den Betrieb eines Netzwerks über die Sichtlinie hinaus, über Ecken, durch Hindernisse oder über verschiedene Stockwerke.

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Die Zukunft von ZigBee ist ungewiss. Seine Energieeffizienz wird von Bluetooth Low Energy und mehreren neuen bzw. aufkommenden Protokollen übertroffen, die ebenfalls mit einem vermaschten Netz arbeiten. Dazu gehört auch eine neue Version von BLE. Nur wegen der Verfügbarkeit kostengünstiger, qualifizierter ZigBee-Module ist ZigBee noch so beliebt. Für IoT-Projekte mit geschlossenen Netzwerken ist es zwar angemessen, wegen seiner schlechten Kompatibilität wird ZigBee in Zukunft aber kaum als Hauptprotokoll für die Heimautomation hervorgehen.

Thread, IP-gestütztes Protokoll für das Heim

Thread ist ein neues, sehr vielversprechendes, auf IP gestütztes Protokoll zur Smart-Home-Vernetzung. Es wurde von Google Nest in Zusammenarbeit mit führenden Indus-triegrößen wie Samsung, Freescale und ARM entwickelt und im Juli 2015 veröffentlicht. Thread zielt darauf ab, Produkte zur Heimautomation unter einem zukunftsweisenden Protokoll zu vereinen, das auf existierender Hardware läuft. Thread-Ausstattung nutzt 6LowPan auf der Netzwerkebene und gibt jedem einzelnen Gerät eine Ipv6-Adresse, weshalb sie im Gegensatz zu Z-Wave und ZigBee grundsätzlich über IP adressierbar sind. Dadurch können Thread-Netzwerke leicht die Brücke ins Internet schlagen. So wird die Integration von Cloud-Applikationen wesentlich vereinfacht.

Statt einer neuen physikalischen Ebene setzt Thread wie ZigBee und Z-Wave auf 802.15.4. Thread-Funkmodule sind bereits auf dem Markt erhältlich und viele ZigBee-Funkmodule können auch auf Thread-Fähigkeit nachgerüstet werden. Zusätzlich zur einfachen Entwicklung neuer Thread-Geräte bedeutet das auch, dass aktuelle ZigBee-Produkte Thread problemlos unterstützen können. Um den Stromverbrauch so gering wie möglich zu halten, unterstützt Thread die Übertragung kleiner Datenpakete sowie Equipment im Schlaf-Modus. Wie ZigBee und Z-Wave nutzt Thread ein vermaschtes Netz für eine robuste Netzwerkarchitektur.

Wichtig ist auch, dass der Thread Stack (Bild 1) zwar sowohl die physikalische als auch die Netzwerkebenen bestimmt, die Applikationsebene aber in der Luft hängen lässt. Bisher wird Thread nur von Nest Weave als native Netzwerkebene genutzt. Die ZigBee Cluster Library (ZCL) hat jedoch die Kompatibilität mit dem neuen Protokoll angekündigt. Applikationen, die für ZCL konzipiert wurden, können jetzt auf Thread-Netzwerken laufen.

Als ein relativ neues Protokoll ist Thread noch nicht so weit verbreitet wie Z-Wave. Mit dem gut durchdachten, IP-adressierbaren Design, der Unterstützung durch Industriegrößen und der Fähigkeit, mit vorhandenen Chips zu arbeiten, hat es viel zu bieten. Von IoT-Geräteherstellern sollte dieses Protokoll daher nicht vernachlässigt werden.

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