Definition Was ist Z-Wave?

Z-Wave ist ein drahtloser Vernetzungs- und Kommunikationsstandard, der speziell für Smart-Home-Anwendungen konzipiert ist. Er nutzt Funkfrequenzen zwischen 850 und 950 MHz und bildet vermaschte Netzwerke. Mittlerweile existiert ein Z-Wave-Plus-Standard mit verbesserten Eigenschaften wie höherer Reichweite, größerer Bandbreite und verbesserter Energieeffizienz. Gepflegt und weiterentwickelt wird Z-Wave von der Z-Wave Alliance.

Z-Wave ist die Bezeichnung für einen im Jahr 2001 ursprünglich von jungen dänischen Ingenieuren entwickelten drahtlosen Kommunikationsstandards, der 2004 auf den Markt kam. Er ist speziell für Smart-Home-Anwendungen konzipiert und zeichnet sich durch Energieeffizienz, Kommunikationssicherheit und Interoperabilität aus.

Der Kommunikationsstandard konkurriert mit anderen Drahtlosstandards wie ZigBee oder Bluetooth. Der verwendete Funkfrequenzbereich liegt zwischen 850 und 950 MHz. Für Europa ist ein Frequenzband bei 868 MHz vorgesehen. Die Geräte bilden ein Mesh-Netzwerk.

Die 2005 gegründete Z-Wave Alliance, ein Zusammenschluss von Herstellern und Dienstleistern, ist heute für die Pflege und Weiterentwicklung des Standards verantwortlich. Mittlerweile existiert ein Z-Wave-Plus-Standard mit verbesserten Eigenschaften wie höherer Reichweite, größerer Bandbreite und verbesserter Energieeffizienz sowie erweiterten Plug-n-Play-Funktionen und höherer Fehlertoleranz. Der Physical-Layer und der MAC-Layer von Z-Wave sind im ITU-T-Standard G.9959 spezifiziert.

Prinzipielle Funktionsweise

Aufgrund des im Vergleich zu den WLAN-Standards niedrigen Frequenzbereichs von 868 MHz lassen sich größere Reichweiten erzielen. Zudem sind die Durchdringungseigenschaften der langwelligen Funkfrequenzen besser. Das Netzwerk bildet eine vermaschte Netzwerktopologie und ist dezentral organisiert. Ein Netzwerk kann aus bis zu 232 Kontenpunkten bestehen und identifiziert sich über eine vier Byte lange Netzwerk-ID. Jedes Gerät besitzt eine ein Byte lange Knoten-ID.

Aufgrund der Mesh-Technologie können die Geräte im Mesh Daten empfangen und weiterleiten. Das Netzwerk konfiguriert sich automatisch und verhält sich dynamisch. Mehrere Netze lassen sich über Gateways koppeln. Die Kommunikation zwischen den Geräten findet über bestätigte Datagramme statt, die bei Übermittlungsfehlern wiederholt werden. Auch die Anwendungsebene von Z-Wave ist standardisiert. Die Geräte sind in verschiedene Geräteklassen unterteilt, die definierte Funktionen besitzen und festgelegte Kommandos verstehen. Durch eine Zertifizierung der Geräte ist sichergestellt, dass die Pflichtfunktionen einer bestimmten Geräteklasse erfüllt werden. Für ein hohes Sicherheitslevel lässt sich die Kommunikation verschlüsseln und abhörsicher gestalten.

Typische Anwendungsbereiche von Z-Wave

Typischer Einsatzbereich von Z-Wave ist die Heimautomation (Smart Home). Beispielanwendungen sind:

• die Steuerung von Heizungen, Lüftungen und Klimaanlagen

• die Steuerung von Beleuchtung, Alarmanlagen und Multimediageräten

• die Steuerung von Schließanlagen und Garagentoren

Eigenschaften und Merkmale von Z-Wave kurz zusammengefasst

Die wichtigsten Eigenschaften und Merkmale von Z-Wave sind kurz zusammengefasst folgende:

• Verwendung von Frequenzen zwischen 850 und 950 MHz

• standardisiertes Protokoll

• Interoperabilität der zertifizierten Geräte

• für Smart-Home-Anwendungen geeignet

• robuste, vermaschte Netzwerke

• automatische, dynamische Netzwerkkonfiguration

• hohe Reichweiten und gute Objektdurchdringung

• verschlüsselte und abhörsichere Kommunikation

• bis zu 232 Geräte in einem Netzwerk

• hohe Energieeffizienz

• vordefinierte Geräteklassen

• Verfügbarkeit von Single-Chip-Lösungen

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