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ZigBee Direct kommt: ZigBee-Smart Home bald ohne Hub!

11 Kommentare 6. Februar 2023 von Thommy

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Oft gesehen in unseren Kommentarspalten ist die Frage danach, ob man bei einem ZigBee-basierten Smart Home einen Hub benötigt. Bisherige Antwort: Ja – in Zukunft aber: Nein. Denn dafür sorgt demnächst ZigBee Direct.

Inhalt

Ausgangslage: ZigBee & die CSA

Die Connectivity Standard Alliance (CSA), zu der u.a. Unternehmen wie Signify (Philips Hue), Apple, Google, Amazon oder Tuya gehören, ist nicht nur für die Einführung des übergreifenden Smart Home-Kommunikationsprotokolls Matter zuständig.

Sie treibt auch die Entwicklung des ZigBee-Standards voran. Ein Hemmnis für viele potenzielle Smart Home-Einsteiger war bei ZigBee bisher der notwendige Hub. Das ändert sich nun dank ZigBee Direct.

Tuya Temperatur Feuchtigkeit Sensor Hubbeispiel — Bald dank ZigBee Direct nicht mehr notwendig: ZigBee Hub / Gateway

Was ist ZigBee Direct?

ZigBee Direct kombiniert im Grunde ZigBee 3.0 mit Bluetooth Low Energy (BLE). Zukünftig muss in eurem ZigBee Smart Home dann nur noch ein einziges IoT-Gerät – z.B. eine smarte Glühbirne – ZigBee Direct und damit sowohl ZigBee 3.0 als auch BLE haben.

ZigBeeDirectFunktionsweise — ZigBee Direct Funktionsprinzip: IoT-Gerät mit ZigBee & BLE als „Hub“

Dieses Gerät fungiert dann sozusagen als Hub und ermöglicht via BLE in Kombination mit eurem Smartphone eine Einbindung aller weiteren ZigBee-Komponenten (ohne ZigBee Direct) in eurer Netzwerk zuhause.

ZigBeeDirectEinrichtungviaSmartphone — ZigBee Direct: ZigBee-Einrichtung bald ohne Hub bequem übers Handy

ZigBee Direct soll mit allen aktuellen ZigBee 3.0-Komponenten kompatibel sein. Im Folgenden Video wird die Funktionsweise nochmal anschaulich erklärt:

Rollout: Ungewiss

Hier verweist die CSA auf die Hersteller, die neue Geräte zusätzlich mit BLE ausrüsten oder bestehende möglichst zeitnah updaten sollen. Auch weil die Implementierung von ZigBee Direct freiwillig ist, liegt eine Art „Rollout-Fahrplan“ bisher nicht vor. Was dafür aber vorliegt: Die CSA hat ZigBee Direct 1.0 seit Ende November 2022 veröffentlicht. Ähnlich wie auch bei Matter sollen ZigBee Direct fähige Geräte zukünftig auf der Produktverpackung kenntlich gemacht werden.

ZigBeeDirectLogos — ZigBee Direct: Das Beste aus 2 Welten?

Einschätzung: Ausblick in die ZigBee-Zukunft

ZigBee geht einen ähnlichen Weg wie der Konkurrenzstandard Thread: Statt eines zentralen Hubs ist damit potenziell jedes Gerät als Zugangspunkt für die Einbindung ins eigene Netzwerk nutzbar. Im Falle von ZigBee muss dieses Gerät dann aber BLE zwingend an Bord haben. Die Einrichtung ohne Hub wird schneller, intuitiver und ein wenig günstiger, sofern sich die Hersteller das Zusatzfeature nicht vergolden lassen. Wer von euch nutzt eigentlich Thread und wie sind da eure Erfahrungen? Ein Vergleich zu ZigBee wäre hier spannend…

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Thommy

Wenn ich nicht gerade mit Familie und Freunden unterwegs bin, findet man mich im Bastelkeller. Dort tüftele ich zwischen Multiplex Easystar-Klonen, Impeller-Jets, RC-Crawlern und insbesondere meinem geliebten Anycubic Mega S, dem möglichst bald noch weitere 3D-Drucker folgen sollen.

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Kommentare (11)

# 16.06.23 um 11:06
Kater Garfield
…auch wenn sich die Frage durch das "Zigbee Direct" bald erübrigt:
was passiert eigentlich, wenn ein Zigbee-Hub ausfällt (geklaut oder vom Junior zerlegt)?
Ich verwende einen "Tuya ZIgbee G01 Pro Gateway"
und frage mich, wo die ganzen Szenen & GeräteNamen&-Einstellungen gespeichert sind –
und wie ich da ein BackUp machen könnte,
um im Bedarfsfall auf einen identischen Reserve-G01-Pro wechseln zu können…
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# 07.02.23 um 10:56
Marc Gutt
Bei einem Steckdosen Aktor ist das schon denkbar, aber einen wirklichen Vorteil gegenüber einem LAN ZigBee Dongle sehe ich da nicht. Am Ende gibt man dem Kind nur einen anderen Namen. Eventuell macht man damit auch was, was ich nicht haben wollte, nämlich den Stromverbrauch aller Aktoren zu erhöhen.
Das finde ich auch bei Matter so witzlos. Man sagt man braucht keinen Hub, dabei ist ja das Gerät von dem die Kommandos kommen, der Hub. Also sagen wir ich nehme einen RPI und setze darüber Befehle ab. Ob da nun ein Bluetooth Dongle drin steckt oder ein Thread Dongle oder ein Zigbee Dongle, am Ende ist der RPI zusammen mit dem Dongle der Hub. Und sollte ich es über das Smartphone per Bluetooth machen, ist eben das Smartphone der Hub, denn ohne das Smartphone ist das Smart Home in dem Moment tot.
Wirklich ohne Hub sind doch eigentlich nur WLAN Aktoren, die selbst Skripte unterstützen, also Tasmato oder Shelly. Wenn man darauf selbst ein Skript mit einer Automatisierung ablegt, ist das wirklich ohne Hub. Es ist sogar vollständig ausfallsicher. Ich würde es daher viel mehr feiern, wenn man WLAN Aktoren noch viel sparsamer machen würde und sich mehr darauf konzentrieren würde eine Offline-Funktionalität zu gewährleisten. Zb könnte der Aktor des TV ein Signal an den Aktor der Surroundanlage senden, wenn ich den TV einschalte. Wozu muss das eine zentrale Instanz überwachen und dann per Mesh an alle Aktoren verteilen.
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# 09.02.23 um 15:47
anaeijon
Das ist überwiegend falsch.
Bei Zigbee wird der Hub nicht für Automatisierungen benötigt. Zigbee kann über normale Bindings genau das, was laut deinem Kommentar nur WLAN Aktoren können sollen. Zigbee ist wirklich vollständig ausfallsicher. Sogar noch besser als WLAN-Aktoren, denn WLAN benötigt immernoch einen separaten Router mit WLAN-Accesspoint. Fällt Router/Accesspoint aus, dann funktioniert auch keine WLAN Automatisierung mehr.
Zigbee-Agenten ("Agent" = Sensor, Aktor, etwas dazwischen, auch "Zigbee-Endgerät") hingegen können gleich mehrere Dinge (komplett ohne Hub) und sind dadurch deutlich ausfallsicherer. Die meisten Zigbee-Agenten mit festem Stromanschluss haben auch eine Routing-funktion. Sie bilden voll autonom ein Zigbee-Mesh-Netzwerk bzw. Ad-hoc-Netz das sich selbst heilen kann, wenn einzelne Router ausfallen.
Bei Zigbee werden Sensoren (z.B. Schalter) direkt über ein Binding mit einem Aktor (z.B. Lampe) gekoppelt. Der Sensor versucht dann direkt an den Aktor ein Signal zu senden. Erreicht das Signal den Aktor nicht, wird es durch das Zigbee-Mesh verstärkt und weitergeleitet, bis es den Aktor erreicht. Der Hub wird dabei garnicht benötigt.
Der Hub wird _nur_ bei der Einrichtung gebraucht. Der Hub legt sozusagen die Mesh-Addresse fest, teilt Router mit, wenn es einen neuen Agenten gibt und gibt dem neuen Agenten Zugang zum Netzwerk.
Der Hub wird oft auch benutzt, um die Bindings (also die Automatisierungen) festzulegen und diese in den Sensoren und Aktoren zu speichern. Einige Zigbee-Geräte (z.B. Ikea Tradfri Fernbedienungen) können Bindings sogar per Knopfdruck auch ohne Hub lernen. Auf jeden Fall: ein mal gespeicherte Bindings funktionieren immer auch ohne Hub. Der Hub erleichtert nur die Einrichtung, anschließend kann man ihn ausschalten.
Im laufenden Betrieb dient der Hub nur noch als Kombigerät. Er ist einer (von vielen) Mesh-Routern, er dient als Sensor z.B. für zeitgesteuerte Bindings und kann als Gateway z.B. die Schnittstelle zum (W)LAN sein. Er wird aber nicht wirklich benötigt.
Was etwas für Verwirrung sorgt, sind schlechte Zigbee-Geräte, die Bindings schlecht bzw. unvollständig unterstützen. Besonders Aqara hat da echte Probleme. Aqara hat ein eigenes, nicht standardisiertes Protokoll für Bindings, das kaum mit anderen Herstellern zusammen funktioniert. Sogar das Routing über Aqara-Geräte funktioniert teilweise nicht. Dann muss der Hub effektiv smarten Streitschlichter spielen und alle Automatisierungen laufen über den Hub, was eigentlich nicht so sein sollte.
Andere Marken z.B. Philips, Ikea und Tuya spielen aus meiner Erfahrung gut miteinander und kommen auch gut ohne Hub aus, wenn sie erst mal eingerichtet sind.
Ein weiteres Problem ist ein Missverständnis, z.B. von vielen Homeassistant nutzern. Oft werden statt Zigbee-Bindings einfach HA-Automatisierungen eingerichtet. Dann senden die Sensoren an den Hub, der Hub macht Automatisierung und senden an die Aktoren. Das sorgt für unnötige Verzögerungen und dabei wird dann selbstverständlich der Hub benötigt.
Z.B. Zigbee2MQTT kann aber auch einfach nachZigbee-Standard Bindings und Gruppen einrichten. Wenn man das nutzt, kann z.B. der Homeassistant mit Zigbee2MQTT-Hub komplett abgeschalten werden und die Bindings funktionieren trotzdem.
Das neue an Zigbee Direct mit BLE wäre, dass ein Zigbee Direct Gerät im Zigbee-Mesh ausreicht, um effektiv komplett ohne "Hub" (das Zigbee Direct Gerät wäre dabei kurz der Hub) neue Bindings einzurichten. Das Smartphone muss danach nicht verbunden bleiben. Auch das Zigbee Direct Gerät müsste nicht unbedingt verbunden bleiben. Mit mehreren Zigbee Direct Geräten im Mesh könnten diese vermutlich als BLE Gateway agieren.
Auch die Besorgnis über erhöhten Stromverbrauch ist unbegründet. BLE ist, wie der Name schon sagt, Low Energy. Solange keine Signale übertragen werden, also solange kein Smartphone ein Wake-Up-Signal sendet, braucht BLE keinen zusätzlichen Strom. Bluetooth, ZigBee und WiFi b/g (nicht a, n, ax) benutzen alle das 2.4GHz-Spektrum, weshalb eine Antenne für alle Protokolle ausreicht, sofern das Chipset die Protokolle unterstützt. Der beliebte ESP32 z.B. kann Bluetooth, BLE und Wifi gleichzeitig. Die Antenne in einem Zigbee Direct Gerät wäre also sowieso dauerhaft an, da über sie ZigBee läuft. Kommt ein BLE wakeup, wird das Bluetooth-Protokoll aktiviert und eine Verbindung aufgebaut.
Dennoch denke ich, dass Zigbee Direkt zunächst nur in Geräten mit Zigbee Routing verfügbar sein wird. Das sind üblicherweise Geräte, die sowieso einen festen Stromanschluss haben, z.B. Glühbirnen und Lüfter.
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# 07.02.23 um 10:34
Dieter Gebhardt
Für mich hat der Hub den Vorteil, dass dieser immer Online ist. Bei einer Lampe funktioniert die Weitergabe ja nur, wenn sie nicht durch einen Schalter ausgeschaltet und damit offline ist. Da müsste ich mir schon vornehmen, eine bestimmte Zimmerbeleuchtung nur noch über das Handy zu steuern und den Wandschalter zu deaktivieren, damit auch kein anderer Mitbewohner die Lampe ausschalten kann.
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# 07.02.23 um 08:41
Thommy CG-Team
Hey anaeijon,
danke dir für den Input!
Best,
Thommy
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# 07.02.23 um 08:20
anaeijon
Technisch gesehen ist das nichts neues.
Der große Vorteil von Zigbee gegenüber anderen Protokollen ist doch dass alle Bindings peer2peer im Mesh passieren und auch ohne Hub funktionieren.
Ein Schalter sendet z.B. direkt an die Lampe das Signal zum einschalten oder Farbe wechseln. Der hub wird nur für die Einrichtung bzw. das orchestrieren komplexerer Bindings benötigt und kann danach auch wegfallen. Z.B. Ikea Tradfri hat sogar (schon immer) Knöpfchen um Bindings direkt vorzunehmen, ohne Hub.
Einzige Ausnahme: Aqara
Der Kram von Aqara kann kein richtiges Zigbee und vor allem keine standardisierten Zigbee-Bindings. Bei Aqara sendet alles immer zum Hub und der Hub macht die Automatisierung. Meiner Meinung nach ein absoluter dealbreaker an den ansonsten hervorragenden Aqara Geräten.
Das hier vorgestellte ZigBee Direct ist soweit nur neu, dass neuere ZigBee-Chipsets jetzt auch BLE können. ZigBee und Bluetooth laufen beide auf 2.4GHz und sind damit technisch sowieso schon dicht beieinander. Das neue Matter Protokoll sieht sogar eben neue cross-compatible Geräte vor, die gleichzeitig BLE und Zigbee nutzen. Daher wohl auch die neuen Chipsets, die effektiv genutzt werden können, um normale, direkte ZigBee-Bindings über eine Bluetooth-App anstatt von Knöpfchen (wie bei Tradfri) einzurichten.
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# 06.02.23 um 22:11
Christian
Mein Hub in Form von Domoticz und Zigbee2MQTT ist nicht wegzudenken. Eine zentrale Instanz, die ich auch ohne Bluetooth von außen erreichen und auch Strcipts, Berechtigungen etc. vergeben kann.
Diese Zigbee Direkt eignet sich wohl eher für Leute, die eine Hand voll Geräte im Haus spontan schalten wollen, ohne Scripts und Zeitplanung.
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# 06.02.23 um 19:22
mx
klingt nach vielen geräten mit schlecht implementierem BLE – potentielles Sicherheitsrisiko
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# 06.02.23 um 19:12
Cube
ZigBee Direct klingt super, vereint das dann auch die bisherige inkompatibilität zwischen den verschiedenen Herstellern die aktuell immer ihre eigenen Hubs benötigen trotz dem ZigBee Standard?
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# 07.02.23 um 08:38
Thommy CG-Team
Hey Cube, in erster Linie ist es einfach eine Erleichterung für alle, die auf ZigBee setzen. Das vereinende Element wird dann aber nicht ZigBee Direct sondern Matter sein.
Best,
Thommy
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# 06.02.23 um 19:15
Huren&Söhne
ist das nicht zum Teil mit Xiaomis Hubs zu umgehen? weil dort kann man auch deren Home Produkte zusammen mit ZigBee Klamotten usw zusammenführen….aber genau weiß ich da nichts, müsste mich Mal reinlesen …
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