Was ist Zigbee? Das Wichtigste in Kürze
Ziel eines effizienten Smart Homes ist es, nahezu alle Elektrogeräte zu einem Netzwerk zusammenzuschließen, über das sie kommunizieren, Daten austauschen und gesteuert werden können. Optimal dafür ist eine Technik, die über Funk ein eigenständiges Netz aufspannt und sich für einen möglichst geringen Pflege- und Energieaufwand selbst administriert .
Zigbee ist ein Funkstandard, der diese Aufgabe übernehmen kann. Denn er verbindet unterschiedliche Geräte auf kurzen Strecken miteinander und schafft ein Zigbee Smart Home, dessen Funkreichweite je nach Leistung und baulicher Umgebung zwischen zehn und 20 Metern beträgt, unter idealen Bedingungen auch bis zu 100 Meter.
Im Gegensatz zu bekannteren Standards wie WLAN oder Bluetooth zeichnet sich Zigbee durch Energieeffizienz, Einfachheit in der Anwendung und hohe Flexibilität aus. Die Endgeräte verwalten das Netzwerk autark. Das bedeutet, die Geräte treten dem Netzwerk nach einer ersten Einbindung in die jeweilige Hausautomation selbständig bei, werden gefunden und kommunizieren darüber.
Wichtig: Nicht jedes Zigbee Produkt funktioniert automatisch an jeder Zigbee Bridge. Je nach Hersteller oder Marke gibt es hier Unterschiede. So kann es beispielsweise sein, dass eine Zigbee Glühbirne direkt über einem Echo-Gerät in Alexa integriert werden kann, nicht aber an der Philips Hue Bridge funktioniert.
Zigbee Smart Home Hubs, Gateways und Fernbedienungen
Viele Nutzer fragen sich: „Was ist ein Zigbee Hub und wofür brauche ich das überhaupt?“ Die Antwort darauf ist sehr einfach: Zur Nutzung des Zigbee-Standards ist eine Smart Home-Zentrale nötig, die je nach Hersteller auch als Bridge, Hub oder Gateway bezeichnet wird.
Wer einen Zigbee Hub kauft, sollte sich zuvor überlegen, wozu er genutzt werden soll. Für den Einsatz in einem Alexa Smart Home empfehlen wir einen Echo 4 Lautsprecher oder ein Echo Show 2 Display. Auch der Amazon Echo Hub unterstützt Zigbee. Der Vorteil: Diese Geräte haben nicht nur bereits einen Zigbee Hub integriert, sondern besitzen auch die Alexa-Sprachsoftware.
Unsere Zigbee Hub Empfehlung: Philips Hue Bridge
Anwender, die ihr Zuhause lieber via HomeKit, Google Home oder App bedienen, sollten, statt zu Alexa Komponenten zu greifen, eher Zigbee-Steuerungszentralen anderer Herstellerwählen. Ein Beispiel: die Philips Hue Bridge. Über sie lassen sich bis zu 50 Hue Lampen und Leuchten sowie bis zu 12 Hue Zubehörteile dem gleichnamigen Lichtsystem hinzufügen und individuell steuern.
Das multikompatible Philips Hue System kann außerdem mit den Produkten von vielen weiteren Herstellern kombiniert und z.B. über Amazon Alexa, Google Assistant oder Siri sprachgesteuert werden.
Gute Alternative: IKEA DIRIGERA Hub
Auch der Möbelriese IKEA hat sich in den vergangenen Jahren auf dem Smart Home Markt etabliert. Mit dem IKEA DIRIGERA Hub hat das schwedische Möbelhaus bereits seine zweite Zigbee Bridge auf dem Markt. Der DIRIGERA Hub ist Nachfolger des TRÅDFRI Gateway.
Über den neuen Hub lassen sich smarte IKEA Rollos, Leuchtmittel, Luftreiniger oder Lautsprecher kombinieren und werden über die IKEA Home Smart App (Android| iOS) auf dem Smartphone gesteuert. Zusätzlich ist auch hier die Vernetzung mit den Sprachassistenten Alexa, Google Assistent oder Siri möglich. Aber: Am DIRIGERA Hub lassen sich nur IKEA Produkte anlernen.
Hybrid zur Zigbee Vernetzung mit anderen Funkstandards: homee Cube
Mehr Flexibilität bietet der Zigbee Cube für die homee Brain Cube Zentrale. Mit dem homee können Nutzer Geräte unterschiedlichster Funkstandards in ihr Smart Home integrieren. So kann beispielsweise ein Zigbee-Schalter mit einem EnOcean-Sensor kommunizieren. Es gibt jedoch noch einige weitere Möglichkeiten zur Vernetzung Zigbee-fähiger Geräte, wie unsere Auflistung zeigt.
Weitere Zigbee Smart Home Zentralen
- Lidl: Das Lidl SILVERCREST Smart Home Gateway steuert z. B. Lidl Smart Home SILVERCREST Lampen oder Steckdosen.
- Logitech: Der Logitech Harmony Hub gehört zu den Smart Home Zentralen, die mit der Sprachassistentin Alexa von Amazon zusammenarbeiten und auf diese Weise von hunderten kostenlos aktivierbaren Alexa-Skills (Zusatzfunktionen) profitieren.
- Schwaiger: Als Zigbee- und Z-Wave-Zentrale steuert das Schwaiger Gateway HA101 zum Beispiel Lautsprecher und Heizungen. Es kann sogar selbst als smarte Lampe genutzt werden.
- SmartThings: Das Smart Home System von Smart Things beinhaltet natürlich auch einen eigenen Hub, der neben dem Amazon Echo mit dem Google Home bedienbar ist und über IFTTT konfiguriert werden kann.
Zigbee Fernbedienungen und Funktaster
Mit Zigbee-Dimmschaltern und weiteren mobilen Bedienelementen lassen sich zum Beispiel kompatible Lampen oder Thermostate ganz bequem vom Sofa aus steuern. Manche, wie die Bitron 4-Tasten-Fernbedienung, können sogar als Schlüsselanhänger genutzt werden.
Tipp der Redaktion: Philips Hue Dimmschalter
Die Halterung des Philips Hue Dimmschalters wird einfach an der Wand befestigt. Der magnetische Dimmer kann dann als Schaler genutzt oder bei Bedarf einfach abgenommen und mobil als Fernbedienung genutzt werden. Die Energieversorgung erfolgt dabei per Batterie.
Für noch mehr Funktionen ist es zudem möglich den Philips Hue Dimmschalter in das Philips Hue Lichtsystem zu integrieren und mit weiteren Komponenten zu vernetzen.
Weitere Zigbee-fähige Fernbedienungen
- Busch Jäger: z. B. Busch-Jaeger Bedienelement 6735-84
- Innr: z. B. Fernbedienung Innr Remote RC 110
Zigbee Steckdosen und Funk-Zwischenstecker
Sie machen auch bereits vorhandene Elektrogeräte smart und ermöglichen deren Fernsteuerung innerhalb eines Zigbbe Smart Homes. Die Rede ist von Zigbee Funksteckdosen, die oft schon ab etwa 12 Euro zu haben sind.
Unsere Empfehlung: Philips Hue Smart Plug
Die hochwertige Philips Hue Steckdose punktet mit einem schmalen, platzsparenden Gehäuse und ist außerdem mit Google Assistant, Amazon Alexa sowie Apple HomeKit kompatibel. Per Bluetooth-Anbindung kann sie HomeKit Geräte sogar ohne zusätzliche Bridge ansteuern.
Alternative: LEDVANCE SMART+ Zigbee Steckdose
Die smarte LEDVANCE Steckdose ist dazu gedacht klassische Geräte wie eine Stehlampe in ein Zigbee-basiertes System, wie z. B. Philips Hue, Telekom Magenta, Quivicon, Samsung SmartThings oder Schwaiger4You bzw. in dessen Steuerungs-App einzubinden. Die Steckdose kann zudem direkt an einem Alexa Echo Gerät angelernt werden.
Weitere Zigbee-Steckdosen im Überblick
- IKEA: z. B. IKEA TRÅDFRI Steckdose
- Innr: z. B. Innr SP120 Steckdose (Smart Plug)
- LUPUSEC: z. B. LUPUSEC Funksteckdose 12050 (mit Stromzähler)
Zigbee Lampen und Leuchtsysteme
Zwei der bekanntesten und populärsten Hersteller von Zigbee-fähigen Lampen sind Signify (Philips Hue) und IKEA. Darüber hinaus gibt es jedoch noch viele weitere kompatible Beleuchtungselemente, die wir im Überblick ebenfalls vorstellen.
Empfehlung: Philips Hue Lichtsystem
Die smarte Beleuchtung von Philips Hue funkt untereinander und über die Hue Bridge mit Zigbee. Eine Übersicht zu allen wichtigen Philips Hue-Lampen und Leuchtelementen geben wir im Artikel zum Philips Hue System. Dort wird auch erklärt, wie sich die einzelnen Lampen bei der Installation mit der Hue Bridge verbinden lassen.
Alternative Zigbee Leuchtsysteme
- IKEA TRÅDFRI: Das mit der Philips Hue Bridge kompatible smarte Lampensystem von IKEA umfasst unter anderem die Zigbee-kompatible IKEA TRÅDFRI LED-Lampe E27 und eine IKEA TRÅDFRI Filament Lampe im Retro Nützliche Tipps und Tricks zur Nutzung der IKEA-Lampen liefert unser Artikel IKEA TRÅDFRI-Birnen mit Philips Hue verbinden.
- Innr: Als günstige Alternative zu Philips Hue bietet sich auch das Innr System an, zu dessen Angebot ebenfalls smarte LEDs mit oder ohne Farbwiedergabe und Filament Leuchten gehören. Darunter: z.B. Innr RB 245 Smart Candle White E14.
- LEDVANCE Smart+: Diese Alternative ist beispielsweise über ein Echo Gerät mit integriertem Zigbee Hub direkt steuerbar, kann aber auch in weitere Zigbee Systeme integriert werden
- Lidl: Passend zum Lidl SILVERCREST Smart Home Gateway gibt es z.B. Lidl LIVARNO Home LED Band. Außerdem gibt es die LIVARNO Deckenleuchte oder die LIVARNO Stimmungsleuchte.
Zigbee Thermostate und Heizlösungen
Smarte Heizungssteuerung wird im Smart Home immer beliebter, weil sie nicht nur Energie spart, sondern auch den Komfort deutlich erhöht. Z.B. durch selbst lernende Thermostate oder Alexa-fähige Produkte, die auf Zuruf Temperaturänderungen vornehmen.
Sonoff Smart Zigbee Thermostat
Wer seine Heizungssteuerung zuhause smart nachrüsten möchte und bereits ein Zigbee Smart Home hat, dem empfehlen wir das Sonoff Smart Heizkörperthermostat. Es funkt per Zigbee 3.0 und passt dank der mitgelieferten Adapter auf viele Heizungen.
Weitere Zigbee Thermostate
- Danfoss Ally Kühlerthermostat
- Eurotronic Spirit Thermostat
- essentials Smart Home Heizungsthermostat*
Zigbee Bewegungsmelder und Sensoren für mehr Komfort
Mit Smart Home-Sensoren können ganze Handlungsketten ausgelöst werden. So ist ein vernetzter Thermostat beispielsweise in der Lage festzustellen, wann die Fenster offenstehen und reduziert dann die Temperatur automatisch. Dank Sensoren werden nachts Bewegungsmelder aktiv, die Einbrecher registrieren und mit einem Alarm oder Beleuchtung abschrecken. Das erhöht die Sicherheit.
Unsere Empfehlung: Philips Hue Bewegungsmelder
Das umfangreiche System von Philips Hue bietet auch den Philips Hue Bewegungsmelder, der zum Beispiel die Flurbeleuchtung aktiviert, wenn ein Familienmitglied nachts zur Toilette muss. Zusätzlich ist von Philips Hue auch ein Zigbee-fähiger Outdoor Bewegungsmelder verfügbar.
Weitere Zigbee Smart Home Sensoren im Überblick
- Aqara: Zu dieser Lösung zählt z.B. ein Tür-Fenster-Sensor und ein Temperatursensor.
- LEDVANCE: Einen eigenen LEDVANCE Hub gibt es bisher nicht, allerdings ist der LEDVANCE SMART+ Motion Sensor mit vielen Zigbee Hubs kompatibel, z.B. dem Modell von Philips Hue oder dem von Telekom Magenta
- Lidl: z. B. der Lidl SILVERCREST Bewegungsmelder und Lidl SILVERCREST Tür-/ Fensterkontakt
- Samsung SmartThings: Dieser Hersteller vermarktet ebenfalls ein komplettes Smart Home System. Samsung SmartThings hat dementsprechend auch einen intelligenten Motion Sensor und einen SmartThings Arrival Sensor zur Anwesenheitserkennung im Sortiment.
Rauchmelder und weitere Sicherheitsprodukte mit Zigbee-Standard
Zigbee-kompatible Brandmelder dienen dazu, Fehlalarme durch automatische Selbstkontrolle zu reduzieren. Die meisten smarten Rauchmelder können sogar im Ernstfall weitere akustische Geräte wie Alarmsirenen im Außenbereich anschalten oder sogar Nachrichten auf ein Smartphone schicken, falls die Bewohner nicht anwesend sind.
Zigbee Rauchmelder im Überblick
- Smart Life: z. B. Tuya Smart Rauchmelder (Zigbee Gateway erforderlich)
- frient Intelligent Smoke Alarm*
Zigbee-kompatible Türschlösser und weitere Sicherheitskomponenten
- Danalock Smartlock V3 Zigbee Variante (Hier zum elektronischen Türschloss Test)
- VisorTech Tür-Schließzylinder mit Steuereinheit für ZigBee
Wie funktioniert Zigbee?
Zigbee-Produkte können sich in einem Stern-, Baum- oder vermashten Netzwerkschema verbinden und untereinander kommunizieren. Die Sterntopologie ist sehr einfach aufgebaut: Alle Endgeräte kommunizieren direkt über einen zentralen Knotenpunkt, der das Netzwerk steuert. Diese Verbindungsstelle ist jedoch anfällig für Kollisionen, wodurch die Datenübertragung gestört oder verzögert werden kann.
In der Baumstruktur geht die Kommunikation ebenfalls vom zentralen Knotenpunkt aus und verbreitet sich hierarchisch ähnlich der Verästelung einer Baumkrone vom inneren zum äußeren Punkt. Das Mesh-Netzwerk hingegen sendet Datensignale beliebig von jedem Sender zu jedem Empfänger, wobei jeder Knotenpunkt als Router für die benachbarten Punkte funktioniert. Es sind immer mehrere Datenpfade möglich, falls einer der Mittler ausfällt – somit ist diese Netzwerktopologie die zuverlässigste und gleichzeitig anpassbarste.
Besonders praktisch: Zigbee wurde unter Berücksichtigung der Abwärts- und Vorwärtskompatibilität entwickelt.
Was brauche ich für Zigbee?
Grundlage zur Nutzung ist eine Zigbee Bridge (Steuerungszentrale), die inzwischen in immer mehr Alexa Geräten bereits integriert ist. Wer also z.B. einen Amazon Echo 4 kauft, kann damit direkt Zigbee Produkte in seinem Smart Home steuern, ohne eine zusätzliche Zentrale erwerben zu müssen.
Außer einem Hub sind zudem eine stabile Internetverbindung und ein Smartphone nötig, da die meisten Zigbee Smart Home Systeme per App eingerichtet und konfiguriert werden.
Kann Alexa Zigbee?
Viele der beliebtesten Alexa fähigen Geräte sind über Zigbee vernetzbar. Darunter z.B. die Philips Hue Lampen. In den Amazon Echo 4 und Echo Studio Lautsprechern sowie in den Alexa Displays Echo Show 2 und Echo Show 10 von Amazon ist eine ZigBee Bridge sogar direkt integriert.
Welche Vorteile bietet Zigbee?
Durch den geringen Energiebedarf ist Zigbee der ideale Standard für batteriebetriebene Geräte. Diese können selbst an schwer zugänglichen Stellen jahrelang per Funk kommunizieren, ohne dass es häufiger Akkuwechsel bedarf. Namhafte Hersteller wie Signify, dem Hersteller der beliebten Philips Hue Produkte bieten zahlreiche Zigbee-Produkte an. Die Installation ist unkompliziert und die Steuerung per App auf dem Smartphone oder Tablet ohne umfassende weitere Konfiguration möglich.
Neben der energiesparenden Vernetzung lohnt sich Zigbee für Smart Home Besitzer vor allem deshalb, weil darüber vernetzte Geräte nicht zusätzlich das eigene WLAN-Netzwerk belasten bzw. verlangsamen. Darüber hinaus ist Zigbee sehr flexibel einsetzbar. Denn das Funkprotokoll ist aus mehreren Schichten aufgebaut.
Die Basisschicht bestimmt dabei Funktionen zum Funkablauf: Hier wird die Frequenz, mit der das Protokoll sendet, sowie die Übertragungsform der Datenpakete festgelegt. Das Stack Feature Set enthält mehrere Schichten, die Form und Größe des Netzwerks definieren und regeln, wie Geräte beitreten können oder Daten verschlüsselt werden.
Die Applikationsprofile werden über Richtlinien und Arbeitsgruppen der Zigbee-Alliance (etwa Home Automation, Building Automation oder Energy Saving) je nach Einsatzzweck definiert. Für ein auf Lichtsteuerung ausgerichtetes Profil legt die Applikationsschicht zum Beispiel spezifische Einstellungen wie An-/Aus-Status oder Dimmen verschiedener Empfänger fest.
Ist Zigbee sicher?
Der Zigbee Funkstandard basiert auf dem abhörsicheren AES-CCM-Algorithmus mit 128 Bit, der App, Zigbee Gateway/ Bridge oder Hub und damit vernetzten Smart Home Geräten.
Wie weit reicht Zigbee?
Je nach Anzahl der Geräte in einem Zigbee-Meshnetzwerk und baulichen Gegebenheiten im Smart Home umfasst die Zigbee-Reichweite zehn bis 20 Meter. Theoretisch sind unter idealen Bedingungen sogar bis zu 100 Meter möglich.
Was unterscheidet den ursprünglichen Zigbee Standard von Zigbee 3.0?
Vor Zigbee 3.0 - der aktuellen Zigbee Version - ließ sich das Zigbee-Protokoll in verschiedene Standards für unterschiedliche Anwendungsgebiete unterteilen: Zigbee, RF4CE, ZigBee IP und Zigbee PRO, das inzwischen durch Zigbee 3.0 ersetzt wurde. Auch Zigbee 3.0 ist vor allem für spezifische Bereiche wie vernetzte LED-Leuchtmittel ausgelegt, das Profil Light Link wird z.B. bei Philips Hue Produkten eingesetzt. Busch-Jaeger nutzt Light Link für Universal-Relais in Unterputzlösungen.
Zigbee 3.0 weist eine standardisierte Applikationsschicht auf, die keine individuellen Profile mehr ermöglicht. Es vereint die sechs Profile von Zigbee PRO (Home Automation, Light Link, Building Automation, Retail Services, Health Care und Telecommunications Services) und erleichtert so die zentrale Steuerung des Smart Homes. Zusätzlich wird das bereits in Zigbee PRO enthaltene Profil „Green Power“ auch in 3.0 verwendet, dieses macht den Funkstandard stromsparender.
Über Micro Energy Harvesting werden die kleinen Energiemengen, die zur Übertragung der Datenpakete nötig sind, autark gewonnen – allein durch Betätigen eines Schalters, Ausnutzen von Temperatur- und Helligkeitsunterschieden, Luftströmungen oder geräteinternen Vibrationen. So können etwa Sensoren ohne Batterie oder Stromanschluss betrieben werden.
Während die Hersteller inzwischen keine Auswahlmöglichkeit zwischen vielen Zigbee-Spezifikationen mehr haben und sich auf die Version 3.0 beschränken müssen, steigt für die Verbraucher die Zahl der Nutzungsmöglichkeiten. Denn mit dem neuen Zigbee 3.0 Funkstandard wissen inzwischen alle Geräte im Smart Home, welche Aktionen gerade bei anderen vernetzten Komponenten ablaufen.
Hat Zigbee 3.0 eine Zukunft im Smart Home?
Schwierig zu beantworten. Der neue Smart Home Standard Matter setzt auf Thread und WLAN als Funkstandard. Zigbee ist hier außen vor. Dennoch müssen Smart Home User ihre Zigbee Produkte nicht aus dem Fenster werfen. Zahlreiche Zigbee Geräte haben per Softwareupdate die Unterstützung für Matter bekommen. Beispielsweise die Philips Hue Bridge kann Matter, die Hue Leuchtmittel aber nicht.
Der ursprüngliche Zigbee Protokoll-Stack bestand aus vielen Anwendungsschichten, die individuell anpassbar waren. Hersteller konnten also für ihre Produkte das Zigbee Protokoll durch proprietäre Erweiterungen ergänzen oder aber Profile mit eingeschränkter Funktion einsetzen und diese dennoch zertifizieren lassen. Dadurch entstanden Insellösungen, die zwar Zigbee-Protokolle nutzten, aber trotzdem nicht mit anderen Zigbee-Geräten kompatibel waren. Für Hersteller eine Möglichkeit der Produktindividualisierung, für den Endnutzer bei der Zusammenstellung des Smart Homes unter Umständen nicht ideal.
Das in Zigbee verwendete Mesh-Netzwerk verlinkt alle Kommunikationspunkte direkt miteinander und bietet so die schnellste und energieeffizienteste Übertragung – jedoch auch Angriffsfläche für Attacken auf das Smart-Home-System. Die anfangs durch die lockere Zertifizierungspolitik der Zigbee Alliance unterbundene Einheitlichkeit hielt mit der Einführung von Zigbee 3.0 Einzug.
Dieser Schritt war für Zigbee zwar unumgänglich, um konkurrenzfähig zu bleiben und die Sicherheit zu erhöhen, dennoch dauerte es lange, bis der Standard sich im Smart Home Markt etablieren konnte. Erst seit Amazon viele seiner Alexa-Geräte mit dem Zigbee Funkstandard ausgestattet hat, passen immer mehr Hersteller ihre Geräte daran an.
Zigbee - Technische Spezifikationen
Alle wichtigen Informationen zu Zigbee Frequenz und weiteren Merkmalen des Funkstandards haben wir in folgender Übersicht nochmals zusammengefasst. (Stand: 03/2024)
- Netzwerk-Protokoll: Zigbee PRO 2023 (oder neuer)
- Netzwerktopologie: Selbstformendes, selbstheilendes MESH
- Netzwerkgerätetypen: Koordinator (routingfähig), Router, Endgerät, Zigbee Ökostromgerät
- Netzwerkgröße (theoretische Anzahl der Knoten) max. 65,000 Personen
- Funktechnologie: IEEE 802.15.4-2011
- Frequenzband / Kanäle 2.4 GHz (ISM-Band): 16-Kanäle (2 MHz breit)
- Datenrate: 250 Kbit / s
- Sicherheitsmodelle: Zentralisiert (mit Unterstützung für Installationscodes) verteilt
- Verschlüsselungsunterstützung: AES-128 auf Netzwerkebene, AES-128 ist auf der Anwendungsebene verfügbar
- Kommunikationsreichweite (Durchschnitt): Bis zu 300 + Meter (Sichtlinie) oder bis zu 100-Meter im Innenbereich
- Low-Power-Unterstützung: u.a. Zigbee Green Power Devices (Energiegewinnung)
- Unterstützung älterer Profile: Zigbee 3-Geräte können Legacy-Geräten beitreten
- Unterstützung für logische Geräte: Jedes physische Gerät kann bis zu 240-Endpunkte (logische Geräte) unterstützen
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