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Wenn hunderte Knoten zuverlässig kommunizieren

ZLL und einige andere Techniken und Protokolle zur drahtlosen Lichtsteuerung wurden von der Connected Lighting Allianz ein Jahr lang tiefgehend analysiert. Die Recherche führte zu dem Ergebnis, dass für die verschiedenen Sektoren Straßen-, Industrie und Heimbeleuchtung auch unterschiedliche Standards verwendet werden müssen, wobei die Stärken von ZLL größtenteils im privaten Wohnumfeld gesehen werden.

Keiner der untersuchten Standards konnte die hohen Anforderungen der modernen Beleuchtungsindustrie vollständig erfüllen, jedoch kam ZLL dem am nächsten und man entschied sich deshalb für diesen Standard. Das Profil erlaubt es, selbstheilende Multi-Hop-Mesh-Netzwerke zu etablieren, in welchen mehrere hundert Knoten miteinander zuverlässig kommunizieren können, ohne ihre Telegramme über einen zentralen Koordinator (Gateway) leiten zu müssen.

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Jeder Knoten ist eine Sende- und Empfangsstation

Jeder der Knoten bildet eine eigenständige Sende- und Empfangsstation, die auch fremde Telegramme weiterleiten kann und somit große Reichweiten ermöglicht. Der Preis für diese über Weiterleitungen erreichte Kommunikationsdistanz ist natürlich eine entsprechend längere Übertragungszeit. Für intelligente Klima- oder Rollladensteuerungen im Haus erweist sich das als nicht weiter problematisch, jedoch bei der Beleuchtung können ungewohnte Effekte entstehen.

In Wohnräumen ist ein Zeitversatz im Millisekunden-Bereich zwischen dem einzelnen Aufleuchten der Lampen vom menschlichen Auge kaum wahrnehmbar, in Hallen oder Großraumbüros entsteht jedoch schon ein spürbarer „La-Ola-Wellen-Effekt“. Aus Versorgungssicht ergibt sich hieraus jedoch der entscheidende Vorteil, dass nämlich Spannungsspitzen und Netzüberlastung vermieden werden können. Die Sicherheit in solchen Netzwerken spielt eine entscheidende Rolle. Aus diesem Grund wurden für die ZigBee-Profile zusätzlich zu den beiden Schichten Physical Layer (PHY) und Medium Access Control Layer (MAC) von IEEE 802.15.4 zwei ergänzende Security-Schichten eingebaut, sodass ein mehrstufiges Sicherheitskonzept entsteht. Durch verschiedene AES 128-Bit-Schlüssel, die nach dem RSA-Verfahren berechnet werden, wird die Authentifizierung und Kommunikation im Netzwerk sichergestellt.

Austausch zwischen Gerät und verschiedenen ZigBee-Profilen

Der weltweit einheitliche Zertifizierungsprozess der ZigBee-Allianz gewährleistet die Interoperabilität zwischen den Geräten der verschiedenen ZigBee-Profile wie beispielsweise Home Automation, Smart Energy oder Light Link. Das angestrebte Ziel des Standards stellt eine Win-Win-Situation für Konsumenten und Hersteller dar. Allerdings ist die reine Definition eines einheitlichen Standards nur der erste Schritt. Die Verbraucher benötigen ein einfach bedienbares, aber dennoch vielfältiges System zur Steuerung der eigenen Hausautomation, bei welchem die Komponenten verschiedener Hersteller beliebig kombiniert und ausgetauscht werden können. Die Komplexität darf dabei nicht direkt spürbar sein, beim Anwender soll ein Plug-and-play-Gefühl entstehen.

Die WebApp zur drahtlosen Lichtsteuerung von dresden elektronik ermöglicht genau das: Indem es neben dem einfachen Ein-/Ausschalten möglich ist, auch Farbe und Helligkeit für einzelne Leuchten oder Gruppen zu ändern (Bild 2). Es lassen sich beliebige Gruppen erstellen, bearbeiten oder auch wieder entfernen – alles durch wenige Klicks. Auch ein zeitlich gesteuerter Betrieb ist seit dem kürzlich erschienenen Update 2.0 möglich. Das mächtige Backend der zugehörigen deCONZ-Gateway-Applikation übersetzt die Eingaben in die notwendigen ZigBee-Befehle. Das Backend läuft auf einem Gateway auf Basis von RaspberryPi und dem Erweiterungsmodul RaspBee, ebenfalls von dresden elektronik. Das Frontend ist zugänglich von allen webfähigen Geräten wie Smartphones, Tablets, PCs und Laptops.

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