Heute feiern wir den Geburtstag von Alan Turing, einem Pionier der Computerwissenschaft und künstlichen Intelligenz. Turings Visionen und Errungenschaften bilden den Grundstein für viele Dinge, die heute selbstverständlich und noch lange nicht am Ende ihrer Entwicklung sind. Auch unser Wohnraum wird zunehmend von Maschinen bzw. Systemen unterstützt, die eine immer höhere Automatisierung sowie Vernetzung aufweisen. In unserem aktuellen Blogbeitrag befassen sich unsere Xperten daher mit den Möglichkeiten, das eigene Zuhause smart zu machen und was es dabei in Bezug auf Sicherheit und Kosten zu beachten gilt.

Der Blogbeitrag entstand übrigens aus einem unserer Impulsvorträge. Bei diesem Format vertiefen sich unsere Xperten in einem bestimmten Thema und teilen ihre Expertise mit anderen Mitarbeitenden. Über die Jahre haben wir so einen beachtlichen Pool an Wissen aus unterschiedlichen Fachbereichen zusammengetragen – nicht nur aus der Softwareentwicklung. Das Format erfreut sich großer Beliebtheit unter unseren Mitarbeitenden und bietet eine gute Gelegenheit, sich mit Interessensgebieten eingehender zu befassen bzw. eigene Ideen einem größeren Publikum vorzustellen. Die Nachfrage zu einem Impulsvortrag, wie das eigene Zuhause smart gemacht werden kann, war so groß, dass wir das von unseren Xperten zusammengetragene Wissen nun auch nach außen tragen möchten.

Egal ob Heizung, Licht, Lüftung, Überwachung oder Unterhaltungselektronik – nahezu alle Aspekte des Alltags in unseren eigenen vier Wänden lassen sich in ein Smart-Home-System integrieren. Die Möglichkeiten dabei sind vielfältig und das sogenannte Magische Dreieck – bekannt aus dem Projektmanagement – kann bei der Entscheidung bzw. Umsetzung hilfreich sein.

Wer über wenig Zeit aber den nötigen finanziellen Spielraum verfügt, wird sich wahrscheinlich für ein proprietäres System entscheiden, das mehr oder weniger von alleine bzw. reibungslos funktioniert. Es existieren in diesem Bereich jedoch auch unterschiedliche nicht-proprietäre Lösungen, mit denen bei relativ geringen Kosten eine hohe Qualität des Home-Automation-Systems erreicht werden kann.

Bspw. reicht die Spanne für Heizkörperthermostate von ungefähr 15-50 EUR. Je nachdem wie viele Thermostate zu verbauen sind, ist es sinnvoll, sich für die eine oder die andere Variante zu entscheiden. Dabei sollte jedoch immer auch die Qualität im Blick behalten werden, da ein kostengünstiges, aber nicht funktionsfähiges Smart-Home-System klar an seinem Ziel vorbeigeht: Menschen zu entlasten und den Alltag zu erleichtern.

Technologien

Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick der aus unserer Sicht gängigsten Technologien und vergleichen diese nach Preis, Funkfrequenz sowie Auswahl an kompatiblen Geräten. Dabei ist zu beachten, dass die Vor- und Nachteile je nach Anwendungsfall variieren können. Zudem ist es auch teilweise möglich, die unterschiedlichen Technologien miteinander zu kombinieren.

WLAN wird von einer Vielzahl von Geräten und Herstellern unterstützt und arbeitet im 2,4-GHz- oder 5-GHz-Band. Es gibt eine große Auswahl an Smart-Home-Geräten, die mit WLAN kompatibel sind und problemlos in ein bestehendes WLAN-Netzwerk integriert werden können. In der Regel sind die Kosten dabei vergleichsweise gering. Probleme ergeben sich meist erst, wenn die Anzahl der Geräte steigt oder sich diese zu weit weg befinden. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass sich ab 10 Geräten die Übertragungsgeschwindigkeit zunehmend verringert und zu störenden Latenzen anderer Geräte wie bspw. Smartphones führen kann.

Was die Auswahl an Herstellern und Geräten betrifft, bewegt sich Bluetooth ungefähr im Mittelfeld. Ebenso wie WLAN verwendet es das 2,4-GHz-Band und profitiert von niedrigen Kosten sowie einem niedrigen Energieverbrauch. Nachteile ergeben sich aus dem geringeren Geräteangebot sowie dem Umstand, dass die Geräte – auch wenn es sich um keinen proprietären Standard handelt – oftmals herstellergebunden sind. Trotz einfacher Koppelung stößt man mit Bluetooth nicht zuletzt wegen der begrenzten Reichweite relativ schnell an Grenzen.

ZigBee ist nur eine Spur teurer, verfügt aber über ein sehr großes Angebot an kompatiblen Geräten. Es ist äußerst zuverlässig und kommuniziert wie WLAN und Bluetooth sowohl über das 2,4-GHz- als auch das 868-MHz-Band. Der niedrige Energieverbrauch sowie die große Geräteauswahl bei geringen Kosten machen ZigBee für viele zum Mittel der Wahl, auch wenn die Einrichtung sowie Konfiguration sich damit im Vergleich zu Bluetooth oder WLAN komplexer gestaltet. Ein weiterer Vorteil gegenüber den anderen beiden Technologien ist, dass ein Teil der Geräte über einen Repeater verfügt.

Auch das proprietäre Z-Wave nutzt das weniger frequentierte 868-MHz-Band. Die Auswahl an Geräten ist umfangreich, jedoch geringer als bei ZigBee. Da jedes stromgebundene Gerät als Repeater fungiert, verfügt es über eine deutlich größere Reichweite als bspw. WLAN. Wer sein Smart-Home-System ausschließlich mit einer Technologie ausstattet, wird womöglich trotz höherer Kosten zu Z-Wave greifen, da die Geräte eine gute Interoperabilität und damit auch eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen.

Noch kostenintensiver wird es mit Homematic IP, das wie ZigBee und Z-Wave im 868-MHz-Band arbeitet. Ebenso ist bei dieser proprietären Technologie jedes stromgebundene Gerät gleichzeitig auch ein Repeater. Die Auswahl an Geräten ist überschaubar – nichtsdestotrotz finden sich auch im Sortiment großer Supermarktketten immer wieder Geräte, die mit Homematic IP kompatibel sind. Zudem bietet diese Technologie auch einen hohen Grad an Sicherheit.

Als Nächstes richten wir unser Augenmerk auf DECT ULE. Wie alle Technologien in unserer Auswahl – außer WLAN und Bluetooth – wurde auch DECT ULE speziell für den Einsatz in Smart-Home-Systemen entwickelt. Die Technologie ist nicht-proprietär und nutzt ein Frequenzband im Bereich von 1,88 bis 1,9 GHz. Auch wenn hier nicht jedes stromgebundene Gerät gleichzeitig auch als Repeater fungiert, verfügt DECT ULE über eine hohe Funkreichweite sowie gute Durchdringungsfähigkeit. Die Preise für die Geräte bewegen sich ungefähr auf dem Level von Homematic IP und auch die Auswahl ist deutlich kleiner als bei anderen Technologien. Die geringe Störanfälligkeit aufgrund des genutzten Frequenzbands, das nicht mit anderen Technologien kollidiert, sowie der niedrige Energieverbrauch machen DECT ULE dennoch zu einer attraktiven Option. Zudem ist dieser Standard auch deshalb so populär, da er serienmäßig in vielen FRITZ!Boxen verbaut ist.

Zu guter Letzt gehen wir noch auf die Vor- und Nachteile von EnOcean ein. Diese Technologie zeichnet sich vor allem durch sogenanntes Energy Harvesting aus. Dabei beziehen die Geräte ihre Energie aus ihrer Umgebung, wie bspw. durch Bewegung, Licht oder Temperaturänderungen. Gleichzeitig schränkt dieses Feature neben dem proprietären Standard auch die Auswahl an Herstellern und Geräten für diese Technologie ein und sorgt für besonders hohe Kosten. Als Frequenzband wird das niedrig frequentierte 868-MHz-Band genutzt. Unter technischen Gesichtspunkten weist EnOcean die meisten Überschneidungen mit Z-Wave auf, verfügt also über eine gute Reichweite sowie hohe Interoperabilität.

Damit das Ganze dann auch zum Laufen gebracht werden kann, benötigt es spezielle Software und auch hier mangelt es nicht an Optionen.

Software

Aus nachfolgenden Gründen möchten wir unser Hauptaugenmerk auf nicht-proprietäre Softwarelösungen legen. Vor allem offene Standards und Protokolle machen diese Anwendungen so attraktiv. Sie ermöglichen die Integration unterschiedlicher Hersteller und Technologien, ohne von einem einzigen Anbieter abhängig zu sein. Die Systeme sind mehr oder weniger einfach erweiterbar und verfügen über aktive Communitys, die sich nicht nur um eine bestehende Dokumentation kümmern, sondern auch dazu beitragen, die Software kontinuierlich zu verbessern. Nicht zuletzt bestechen die nachfolgenden Lösungen durch eine hohe Individualisierbarkeit sowie die Möglichkeit, die Daten lokal zu speichern und nicht an eine Cloud auslagern zu müssen.

Hinter dem Akronym FHEM verbirgt sich Freundliche Hausautomation und Energie-Messung. Die Software basiert auf Perl und bietet durch ihr langjähriges Bestehen hohe Flexibilität in der Anbindung sowie Erweiterung anderer Technologien und Hersteller. Darüber hinaus verfügt FHEM auch über eine beachtliche Community, die stets hinterher ist, das Produkt weiterzuentwickeln. Einzig die UI sowie die Dauer der Einarbeitungszeit könnten für manche Nutzende eine Hürde darstellen.

Bei Node-RED handelt es sich um eine Flow-basierte Entwicklungsumgebung, die sich auch ideal für Home Automation eignet. Durch das Verbinden von Knoten können Automatisierungsworkflows einfach erstellt werden. Eine Vielzahl an Geräten und Diensten wird unterstützt und die Software beeindruckt zudem auch mit einer nutzungsfreundlichen Bedienoberfläche, dem Node-RED-Dashboard. Was den Funktionsumfang betrifft, hinkt Node-RED anderen Herstellern jedoch ein wenig hinterher, da es bspw. keine dedizierte Geräteverwaltungsfunktion eingebaut hat.

OpenHAB wurde in Java entwickelt und bietet wie auch die anderen Softwarelösungen in unserer Übersicht viele Schnittstellen für die Integration anderer Technologien und Hersteller. Die Anwendung verfügt über eine webbasierte Bedienoberfläche und erfreut sich in der Home-Automation-Community großer Beliebtheit.

Auch Home Assistant ist unter den Nutzenden sehr populär. Die UI ist ansprechend und individuell konfigurierbar bis hin zu 3-D-Abbildungen der einzelnen Räume. Auch eine hohe Kompatibilität mit anderen Herstellern ist gegeben. Die große Community hinter der Anwendung ist ein weiterer Pluspunkt.

ioBroker ist womöglich die unbekannteste Home-Automation-Plattform in unserer Liste und kann daher auch nicht auf eine so breite Community zurückgreifen wie die anderen Softwarelösungen. Vorteile ergeben sich aus der intuitiven Bedienoberfläche sowie der Vielzahl an Geräten und Diensten, die unterstützt werden. Auch umfangreiche Automatisierungsmöglichkeiten ähnlich wie bei Node-RED sind damit möglich.

Domoticz setzt auf einfache Bedienung und punktet mit seiner Nutzungsfreundlichkeit. Auch die Integration und Anbindung weiterer Geräte und Hersteller steht den anderen Anwendungen um nichts nach.

Alle diese nicht-proprietären Softwarelösungen benötigen eine Hardware, die erst selbst eingerichtet werden muss. Dabei gibt es keine großen Anforderungen, jeder geläufige Laptop oder ein Raspberry Pi reichen aus, um ein Home-Automation-System zu betreiben.

Weitere Home-Automation-Lösungen, die gut funktionieren, jedoch proprietär und relativ kostenintensiv sind, sind Homee, Homematic IP sowie HomeKit, Alexa und Google Nest. Diese Anwendungen verfügen über eine eigene Hardware, auf der die Software bereits installiert ist – sind also deutlich einfacher handzuhaben.

Damit der Traum vom automatisierten Zuhause gelingen kann, braucht es natürlich noch die entsprechenden smarten Geräte.

Smarte Geräte

Heutzutage lässt sich bereits eine Vielzahl an Dingen in ein Smart-Home-System integrieren. Von einfachen Lichtschaltern bis hin zu ausgeklügelten Heizungs- und Raumbelüftungskonzepten kann nahezu alles umgesetzt werden. Ob sich der Einsatz von KI auch hier immer mehr ausweiten wird, ist nur eine Frage der Zeit. Während der Roboter, der einem das Essen zubereitet und serviert, für den Massengebrauch noch in ferner Zukunft scheint, flitzen runde Saugroboter bereits über immer mehr Flure in unseren Haushalten – Tendenz steigend.

Wer gerne ein wenig herumbastelt und nach individuellen Lösungen sucht und dabei möglichst unabhängig agieren möchte, sollte sich nach Geräten mit einem ESP8266 Chip umsehen. Der Chip ist WLAN-fähig und hat auch einen vergleichsweisen geringen Stromverbrauch. Die Firmware Tasmota ermöglicht große Kontrolle und bietet gegenüber herstellergebundener Firmware erhebliche Vorteile in Sachen Transparenz. Dennoch sind die Vorzüge proprietärer Geräte nicht zu vernachlässigen. So verfügen Geräte, die mit bspw. Z-Wave oder Homematic IP laufen, über eine sogenannte Interdevice-Kommunikation. Die Geräte sind miteinander verbunden, kommunizieren also untereinander und nicht jede Aktion muss durch die Steuerungssoftware. Ist etwa der Fenstersensor mit dem Heizkörperthermostat gekoppelt, fährt der Heizkörper runter, wenn das Fenster geöffnet ist, ohne dass aufwendige Automatisierungsmechanismen eingerichtet werden müssen. Auch wenn bspw. das WLAN einmal ausfällt oder der Hub down ist, funktionieren die Geräte.

Fazit

Unser kurzer Überblick zeigt, dass es heutzutage bereits einige Möglichkeiten gibt, das eigene Heim zu automatisieren – ohne gleich in den finanziellen Ruin zu rutschen oder die eigenen Daten an Cloud-Provider auszulagern. Nichtsdestotrotz ist davon auszugehen, dass der Markt in Zukunft noch stärker von den großen Anbietern dominiert werden wird. Derzeit befinden sich jedoch auch andere Systeme und Technologien im Ausbau, die einen nicht-proprietären Ansatz verfolgen.

Besonders erwähnenswert sind in diesem Zusammenhang Matter und Thread. Matter zielt darauf ab, die Integration von smarten Geräten zu vereinfachen und ihre Interoperabilität zu verbessern, während Thread ein drahtloses Kommunikationsprotokoll für das IoT ist, das zuverlässige und sichere Kommunikation zwischen smarten Geräten ermöglicht. Zukünftig soll eine große Anzahl von ZigBee-Geräten durch ein Firmwareupdate mit Thread nachgerüstet werden. Hinter den Organisationen, die Matter sowie Thread entwickeln, stehen große Tech-Firmen wie bspw. Google oder Apple.

Der Trend geht auch in diesem Bereich zu einer immer größer werdenden Automatisierung und Vernetzung. Das Thema KI wird in diesem Zusammenhang eine immer wichtigere Rolle spielen – und auch wenn die smarte Heimsteuerung der Zukunft womöglich nicht so wie Arthur C. Clarkes HAL 9000 aus 2001: Odyssee im Weltraum aussehen wird, ist es dennoch mehr als wahrscheinlich, dass diese Home-Automation-Systeme künftig von einer KI gesteuert werden. Der Zeitpunkt, an dem die erste KI den Turing-Test bestehen wird, scheint bei der aktuellen Entwicklungsgeschwindigkeit näher zu sein als je zuvor.

Fest steht, wer sich für ein smartes Zuhause entscheidet, sollte sich vorab gut informieren, um sich darüber klar zu werden, welche Ansprüche an das Home-Automation-System überhaupt bestehen. Wer es gerne möglichst einfach und bequem haben möchte, für diese Menschen lohnt sich ein Blick auf die Smart-Home-Lösungen der großen Anbieter. Wer hingegen auf größtmögliche Unabhängigkeit und lokale Datenspeicherung setzt und gerne auch mal ein wenig herumbastelt, sollte sich die in unserer Übersicht vorgestellten nicht-proprietären Technologien und Softwarelösungen genauer ansehen.