Zigbee im Smarthome unter ioBroker – welche Möglichkeiten gibt es?

Für Sensoren und Aktoren in einem Smarthome gibt es viele verschiedene Möglichkeiten der Verbindung. Die wichtigste Unterschiedung ist natürlich mit und ohne Kabel. Da in Bestandsimmobilien nachträgliche Verkabelungen annähernd unmöglich sind, beschränken wir uns hier auf die Möglichkeiten mit Funksystemen zu arbeiten, auch wenn ein verkabeltes System immer zuverlässiger und weniger fehleranfällig ist als ein Funksystem. Doch welche gibt es hier? Die beiden am meisten genutzten dürften hier WLAN und Zigbee sein.

WLAN ist sinnvoll für einen „Kleinanwender“. Wenn also der Nutzer zwei Lampen im Wohnzimmer und eine auf der Terrasse per Handy steuern möchte. Kleiner Aufwand, man muss einfach nur die Leuchtmittel tauschen (welche es auch in allen verfügbaren Fassungen gibt), das Gerät im WLAN per App anlernen und das war es auch schon. Super schnell und super leicht. Aber auch gut? Ansichtssache! Bei einer solchen Kleininstallation sicher nicht der schlechteste Weg. Aber was nun, wenn man die gesamte Wohnung mit 20 und mehr Lampen ausstatten möchte? Klingt jetzt viel, kommt aber schnell zusammen, wenn man mal zählt (Bedenke: der Doppelstrahler sind zwei Lampen! Der Kronleuchter sind schon z.B. sechs oder gar acht Stück, die ganze Dekobeleuchtung darf nicht vergessen werden!). Später sollen vielleicht auch noch Sensorik oder Schalter dazu kommen? Dann ist WLAN schell überfordert oder im Falle von Schalter und Co. völlig ungeeignet! Die meisten Home-Router kommen zwar mit den 20 weiteren Geräten im WLAN gut zurecht, aber die WLAN-Qualität nimmt natürlich auch mit jedem funkenden Gerät (auf dem gleichen Kanal!) ab. Von den Stromkosten ganz zu schweigen, wenn jede Lampe ein eigenes WLAN-Modul hat! Doch was ist da besser geeignet?

Zigbee! Das System wurde entwickelt um IoT-Komponenten untereinander kommunizieren zu lassen. Als einziger Nachteil ist hier nur zu sehen, dass man eine „Zentrale“ braucht, welche die Kommunikation der Geräte untereinander regelt, doch das ist preislich eher ein geringer Faktor! Die gegenüber WLAN-Lampen gesparten Stromkosten bezahlen das Gateway schnell… Ganz davon abgesehen gibt es bei Zigbee noch viele andere Komponenten wie Schalter, Türkontakte, Wassersensoren und so weiter…

Wie funktioniert Zigbee und was kann es? Zu aller erst ist es wichtig zu wissen, dass die Funkmodule keine dauerhafte Verbindung halten wie das bei WLAN der Fall ist. Das Modul baut bei Bedarf eine Funkverbindung auf, sendet seine Daten und legt sich dann wieder in eine Art Schlafmodus. Ein Türkontakt kommt zum Beispiel locker zwei Jahre mit einer einzigen Knopfzelle aus! Anders ist das natürlich bei den Lampen, die müssen ja jederzeit für Signale empfänglich sein, aber da diese ja sowieso am Stromnetz angeschlossen sind, sind hier auch keine Batterien notwendig. Der Ruhestromverbrauch ist trotzdem weit geringer als bei WLAN! Einen weiteren Vorteil haben Zigbee-Lampen was die Reichweite angeht. Alle Geräte mit Netzstrom-Anschluss dienen als Repeater. Kommt also zwischen Zentrale und einem Zigbee-Gerät keine direkte Verbindung zustande, übermittelt eben eine Lampe auf halber Strecke das Signal weiter! Bei vollständiger Umrüstung aller Beleuchtungen auf Zigbee ist die flächenmäßige Größe der Anlage also theoretisch annähernd unbegrenzt! Aber auch, wenn auf dieser Strecke keine Beleuchtung benötigt wird, kann man Signalverstärker für rund 10,- EUR/Stück☆ einsetzen.

Doch welche Zigbee-Systeme gibt es nun im Smarthome-Markt?

Am weitesten verbreitet sind für die Sensorik sicher die Artikel der chinesischen Firma Xiaomi, was ganz deutlich am Preis liegen dürfte. Hier bekommt man die meisten Sensoren für rund 10,- EUR. Das Xiaomi-Gateway☆, also die Zentrale, ist ab rund 30,- EUR zu bekommen.

Die nächste verbreitete Möglichkeit ist ein USB-Stick mit Zigbee-Funktionalität, welcher in einem Computer eingesteckt wird um von dort die Steuersignale entgegen zu nehmen. Da bei einem Smarthome-Nutzer in der Regel ja ein solcher 24h laufender Rechner vorhanden ist, stellt dies natürlich kein Problem dar. Solche Sticks gibt es in verschiedenen Ausführungen. Die beiden verbreitetsten Modelle dürften der CC2531 (Komplett-Starterset☆) sowie der ConBee II-Stick von Dresden Elektronik☆ sein.

Sehr bekannt dürfte die Bridge der Firma Philips☆ sein. Diese ist die „Basis-Station“ für deren bekanntes Hue-System. Auch dieses ist in ioBroker voll integrierbar. Da es in meinen Augen aber keinen deutlichen Vorteil gegenüber einem der anderen Systeme bietet, habe ich es angesichts des doch ein gutes Stück höheren Preises der Komponenten nicht selbst ausprobiert. Wer bereits eine Hue Bridge sein eigen nennt, sollte vielleicht mal auf diesem System basierend beginnen.

Ein recht neuer Player im Bereich der Zigbee-Zentralen ist die Firma Amazon, die ein solches Funkmodul in ein paar wenigen ihrer Echo-Geräte verbaut. Bisher sind das die Echo Plus☆ sowie Echo Show☆-Geräte. Eine offene Nutzung durch andere Software (z.B. ioBroker) ist mir jedoch bis jetzt nicht bekannt und damit für den „richtigen“ Smarthome-Nutzer uninteressant. Wer nur ein paar Lampen über Alexa steuern möchte, kann über diese Lösung nachdenken!

Welches System hier das beste ist, mag umstritten sein. Hier meine persönlichen Meinungen zu den einzelnen Geräten:

Xiaomi-Gateway☆: Für den Anfang sicher nicht ungeeignet, wird einfach über eine App auf dem Handy eingerichtet. Braucht zur Installation nur eine Steckdose (mit Adapter auf deutsche Stecker☆!) und bietet am Gateway noch einen LED-Ring in RGB sowie einen Lautsprecher an. Beides kann in eigenen Programmen frei verwendet werden, z.B. für Alarmierungszwecke innerhalb der Wohnung. Auch die Nutzung mehrere Gateways parallel ist kein Problem. Bisher können nur Produkte der Firma Xiaomi eingebunden werden, man sperrt fremde Geräte über die Software absichtlich aus! Eine ganz aktuelle Kooperation mit IKEA macht jedoch die Nutzung von Tradfri-Lampen☆ nach und nach möglich. Sollte für den Standard-Anwender also bereits zur smarten Ausstattung einer Wohnung ausreichen. Diese Lösung lief bei mir so jetzt über 1,5 Jahre problemlos! Beim Kauf unbedingt zu beachten ist, dass das Gateway die Versionsnummer 2 trägt! Die Version 3 ist nicht uneingeschränkt nutzbar oder muss durch Lötarbeiten umgebaut werden!

CC2531-Stick☆: Hier muss man eines ganz klar sagen: Der CC2531-Stick wurde von der Firma Texas Instruments entwickelt, um es Programmierern und Entwicklern zu ermöglichen, an ihrem Computer Zigbee zu nutzen. Er wurde also als Gerät für die Nutzung am Arbeitsplatz und daher mit einer geringen Reichweite gebaut. Dies stellt jedoch nicht unbedingt ein Problem dar, so lange genügend Lampen im Mesh-Netzwerk sind, da diese ja das Netz an andere Geräte weitergeben. Auch der Speicher des Chips auf dem Stick ist eher beschränkt. Man wollte damit ja nur Anwendungen entwickeln und testen. Es können am Stick maximal 15 Geräte angelernt werden! Auch hier gilt wieder: Mesh-Netz! Wenn man also erst mal all seine Lampen in der Nähe des Sticks anlernt und dann nach und nach ringförmig um den Stick herum alle anderen Geräte, mag dieses Limit nicht stören! Ich habe den Stick testweise mehrere Wochen problemlos im Einsatz gehabt. WICHTIG: Da dieser Stick nicht für Smarthome-Steuerungen gebaut wurde, braucht man noch die entsprechende Software dazu, welche selbst auf den Stick geflashed werden muss. Hierzu braucht man auch ein Adapterkabel sowie einen Debugger (siehe dieses Komplett-Starterset☆!). Man kann aber auch fertige Sticks im Internet bekommen. Die Verwendung von Sticks zum selbst flashen ist tendenziell eher nur technisch versierten Anwendern zu empfehlen!

ConBee II-Stick☆: Gleich Vorweg, dieser Stick ist mein aktueller Favorit! Er wurde von einer deutschen Firma (Dresden Elektronik) speziell zur Anwendung im Smarthome entwickelt und wird auch heute kontinuierlich weiter verbessert! Da man dem Stick mehr Speicher spendiert hat als das beim CC2531 der Fall ist, können hier auch 200 Geräte anstatt 15 angelernt werden. Dieses Limit dürfte für die meisten Anwender nicht so schnell erreichbar sein… Der Haken hier jedoch: Man muss zwei Software-Komponenten für die Server-Anwendung installieren (deCONZ-Server als Backend sowie Phoscon App als Frontend), was aber machbar ist. Es ist sowohl die Nutzung eines Raspberry Pi☆ als auch eine VM auf einem Proxmox-Server möglich. Eine ausführliche Anleitung hierzu wird es in den nächsten Tagen hier geben! Die Anleitung zur Installation des ConBee II-Stick ist online!

Fazit: Zigbee ist in meinen Augen für ein Smarthome der Funkstandard der Wahl! Man bekommt von unzähligen Herstellern Geräte der verschiedensten Art (Lampen, Schalter, Taster, Tür-/Fensterkontakte, Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren, Wassermelder bis hin zum elektronischen Türschloss sowie vieles mehr!) und kann je nach Geschmack verschiedene „Basisstationen“ nach seinem Geschmack dafür nutzen (sofern die Hersteller sich an die Standards halten und ihr System nicht absichtlich in der Funktion beschneiden!). Angefangen habe ich mit dem Xiaomi-Gateway, später habe ich dann auf den CC2531 gewechselt, mich aber dann schnell für den ConBee II-Stick entschieden, da dies in meinen Augen das professionellste System ist.

In den nächsten Tagen geht es hier mit einer Folge darauf aufbauender Artikel weiter. Beginnen werde ich mit der Einrichtung des ConBee II-Stick als Zigbee-Server für das Smarthome…