Datenübertragung in Smart-Home-Systemen

Vernetzung über Kabel, Funk oder Powerline

Von einem Smart Home kann man sprechen, wenn die im Gebäude verwendeten Systeme, Geräte und Bedienelemente der elektrischen Anlage einschließlich der Beleuchtung, der Heizungs­-, Klimatisierungs­- und Lüftungsanlagen, der Rollladensysteme, der Kommunikations-, Multimedia­ und Sicherheitstechnik und nicht zuletzt die Elektrohaushaltsgeräte untereinander vernetzt und für bestimmte Aufgaben programmierbar sind, sowie mit Hilfe von Apps auch über das Internet gesteuert werden können.

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Am Markt erhältlich sind zahlreiche Smart-Home-Lösungen. Allen ist gemeinsam, dass verschiedene Komponenten – auch unterschiedlicher Gewerke – über bestimmte Übertragungsmedien vernetzt sind und miteinander kommunizieren können, wodurch ein besonderer Nutzen entsteht. Für einen Überblick ist es sinnvoll, die vielen Smart-Home-Lösungen nach dem Übertragungsweg zu unterscheiden. Die hauptsächlichen Übertragungsmedien für den Datenaustausch sind: Datenkabel, Funksysteme und Poweline Communication über vorhandene Stromkabel.

Datenkabel: Kupfer- oder Lichtwellenleiter
Die wichtigste und auch die technisch sicherste Art der Vernetzung ist die Verbindung aller Komponenten über Kabel. Mittlerweile etablierte Gebäudeautomatisierungssysteme, insbesondere die bekannten Bus-Systeme, nutzen bei Neubauten die Datenübertragung hauptsächlich über verdrillte Kupferkabel, die sogenannten Twisted-Pair-Kabel (obwohl alle Bus-Systeme mittlerweile zusätzlich auch über Funk betrieben werden können). Lichtwellenleiter, also Glasfaserkabel oder Kunststoff-Lichtwellenleiter, werden hauptsächlich im Industriebereich zur Datenübertragung verwendet, im Gebäudebereich und besonders bei Wohngebäuden sind sie eher selten. Beispiele für Gebäudebussysteme sind KNX, LON oder LCN.

Funksysteme in verschiedenen Frequenzbereichen
Unter den vielen Smart-Home-Systemen, die am Markt verfügbar sind, nutzen die meisten die Übertragungsart Funk auf den vier dafür freigegebenen Frequenzbändern: 433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz und 5 GHz. Funk hat in der Praxis viele Vorteile, wenn zum Beispiel in Bestandsbauten eine nachträgliche Verkabelung unmöglich ist, kann andererseits aber auch Probleme verursachen (mehr dazu unter „Übertragungsmedium Funk im Smart Home“). Funksysteme sind zum Beispiel Zigbee, Z-Wave, EnOcean, WLAN, Bluetooth und zahlreiche proprietäre Funksteuerungen.

Powerline Communication über vorhandene Stromkabel
Mit Powerline Communication (PLC) können die hochfrequenten Daten im sogenannten Huckepackverfahren über vorhandene Starkstromleitungen übertragen werden, indem diese der 50-Hz-Frequenz des Netzstroms aufmoduliert werden. Bei Powerline-Installationen müssen zusätzliche Maßnahmen wie Frequenzfilter und Phasenkoppler angewandt werden, um Störungen zu vermeiden und um zu gewährleisten, dass die Daten im Haus oder in der Wohnung bleiben und sich nicht unkontrolliert ausbreiten. PLC ist in Deutschland bislang wenig verbreitet und wird derzeit hauptsächlich für die Verlängerung von Internetanschlüssen über die 230-V-Leitung verwendet. Relativ neu ist das System DigitalStrom, das sich ebenfalls dieser Technologie bedient. Des Weiteren zählt die Powerline-Technologie unter der Bezeichnung „Internet aus der Steckdose" dazu.

Fachwissen zum Thema

 Ein Smart Home ist ein durchgängig vernetztes Automatisierungs- und Steuerungssystem für alle Bereiche des Gebäudes.

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Smart Home

Was versteht man unter Smart Home?

Durchgängige Vernetzung ist das Schlüselwort für das viele Bereiche umfassende Thema.

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Was versteht man unter Smart Home?

 Ein Smart Home ist ein durchgängig vernetztes Automatisierungs- und Steuerungssystem für alle Bereiche des Gebäudes.

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Datenübertragung in Smart-Home-Systemen

Die wichtigste und auch die technisch sicherste Art der Vernetzung ist die Verbindung aller Komponenten über Kabel.

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So funktioniert die Vernetzung via Kupfer- oder Lichtwellenleiter, via Funksysteme in verschiedenen Frequenzbereichen und via Powerline Communication über vorhandene Stromkabel.

Funksysteme für Smart-Home-Anwendungen

Zu den standardisierten Funkprotokollen, die weit verbreitet sind, gehören Bluetooth, EnOcean, KNX-RF, WLAN, ZigBee und Z-Wave. Homematic, RWE Smart Home und viele weitere zählen zu den proprietären Protokollen.

Zu den standardisierten Funkprotokollen, die weit verbreitet sind, gehören Bluetooth, EnOcean, KNX-RF, WLAN, ZigBee und Z-Wave. Homematic, RWE Smart Home und viele weitere zählen zu den proprietären Protokollen.

Grundsätzlich wird zwischen standardisierten und proprietären Kommunikationsprotokollen unterschieden. Weit verbreitet sind unter anderem Bluetooth, WLAN oder ZigBee.

Funktionen im Smart Home

Welche nützlichen Funktionen bietet Smart Home, was kann ein solches System im Einzelnen leisten und welche Vorteile können Nutzerinnen und Nutzer daraus gewinnen?

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Ein Überblick über einzelne Funktionen und ihre Vorteile: von Beleuchtung über Energiemanagement und Klimatechnik bis Türkommunikation und Zutritt

Übertragungsmedium Funk im Smart Home

Für die Nutzung von Frequenzen und für die Übertragung von elektromagnetischer Strahlung hat die Internationale Fernmeldeunion Regelungen verabschiedet. Das vorhandene Spektrum wurde in lizenzierte und nicht lizenzierte Frequenzbereiche aufgeteilt. Im lizenzfreien Bereich werden für die Gebäudeautomatisierung sowie für die Automatisierung im industriellen Bereich hauptsächlich die in der Skizze gekennzeichneten Frequenzen genutzt.

Für die Nutzung von Frequenzen und für die Übertragung von elektromagnetischer Strahlung hat die Internationale Fernmeldeunion Regelungen verabschiedet. Das vorhandene Spektrum wurde in lizenzierte und nicht lizenzierte Frequenzbereiche aufgeteilt. Im lizenzfreien Bereich werden für die Gebäudeautomatisierung sowie für die Automatisierung im industriellen Bereich hauptsächlich die in der Skizze gekennzeichneten Frequenzen genutzt.

Wo eine Verlegung von Kabeln nicht oder nur mit viel Aufwand möglich ist, bieten sich Funksysteme zur Steuerung an. Eine Übersicht über die gebräuchlichen Frequenzbereiche.

Bedienkonzepte für Smart-Home-Anwendungen

So wie die klassischen Lichtschalter werden auch Tasterwippen in Schalterdosen fest im Raum montiert, üblicherweise in 1,05 m Höhe neben der Tür oder bei Jalousietastern neben dem Fenster.

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Für die Bedienung, Steuerung und Überwachung von Smart-Home-Installationen gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, die mit der Entwicklung der Technik vielfältiger geworden sind.

Smart-Home-Systeme in der Praxis

Das System eNet Smart Home vernetzt alle Funktionsbereiche des Hauses zum Smart Home.

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Anwendungsbereiche, Konfigurationen und Bedienung anhand von Beispielen

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