Die Connectivity Standards Alliance hat Zigbee 4.0 offiziell angekündigt, eine ziemlich tiefgehende Evolution mit drei sehr klaren Schwerpunkten: bessere Sicherheit, vereinfachte Kopplung und vor allem die Öffnung hin zu sub-GHz-Frequenzen in Europa und Nordamerika. In der Praxis versucht Zigbee, das zu bewahren, was seinen Erfolg im Bereich Hausautomation ausgemacht hat, während es mehrere bekannte Einschränkungen, insbesondere in Bezug auf Reichweite, Zuverlässigkeit in stark frequentierten Umgebungen und großflächige Bereitstellungen, behebt.

Ein Zigbee 4.0, das sich nicht mehr auf 2,4 GHz beschränkt

Das ist der Punkt, der sofort ins Auge fällt. Bis jetzt war Zigbee in den Köpfen vieler Nutzer fast synonym mit 2,4 GHz. Doch die CSA gibt an, dass Zigbee 4.0 die Unterstützung eines europäischen PHY bei 800 MHz und eines nordamerikanischen PHY bei 900 MHz hinzufügt. Das Ziel: Reichweite, Abdeckung und Funkrobustheit zu verbessern, insbesondere in komplexen Gebäuden oder bei breiteren Anwendungen.

Vor Ort ist das Interesse offensichtlich. Niedrigere Frequenzen durchdringen in der Regel Hindernisse besser als ein mit Wi-Fi, Bluetooth und einer Reihe anderer Geräte, die bereits diese Frequenz nutzen, überlastetes 2,4 GHz-Netzwerk. Für Außensensoren, Nebengebäude, Garagen, große Häuser oder bestimmte Bürogebäude eröffnet Zigbee 4.0 daher eine sehr interessante Perspektive. Dies ist auch das, was die CSA mit Suzi hervorhebt, der neuen Marke, die mit dem sub-GHz-Bereich des Zigbee-Ökosystems verbunden ist und für große Reichweiten, geringen Energieverbrauch und interoperable Funktionalität zwischen Marken gedacht ist.

Die CSA spricht von europäischer Unterstützung unter „800 MHz“ und nordamerikanischer unter „900 MHz“, ähnlich dem, was Z-Wave schon seit langem anbietet. Aber die CSA gibt keine genauen Endkanäle an, die in jeder Region verwendet werden sollen. Es ist daher besser zu vermeiden, heute zu behaupten, dass Zigbee 4.0 genau dieselben Frequenzen wie dieses oder jenes Protokoll verwenden wird. Wir wissen, dass es zur gleichen großen sub-GHz-Radiofamilie gehört, aber wir haben noch nicht die vollständigen Details zu den endgültigen Kanälen für die Endprodukte.

Die wahren Neuheiten von Zigbee 4.0: Sicherheit, Zuverlässigkeit und Inbetriebnahme

Ein weiteres großes Thema von Zigbee 4.0 betrifft die Sicherheit. Silicon Labs fasst mehrere wichtige Entwicklungen zusammen. Dazu gehören die Dynamic Link Keys, die die Schlüsselverhandlung beim Integrationsprozess verbessern und auch eine Schlüsselrotation nach einem Update ermöglichen. Das Protokoll fügt außerdem einen Mechanismus für „Device Interviews“ hinzu, der dem Trust Center ermöglicht, die Fähigkeiten eines Geräts zu überprüfen, bevor es den Zugang zum Netzwerk erhält. Der Gedanke ist, besser zu kontrollieren, wer hineinkommt, wie und mit welchem Vertrauensniveau.

Die Resilienz des Netzwerks wurde ebenfalls überarbeitet. Zigbee 4.0 bringt eine fortschrittliche Synchronisation der APS-Datenrahmenzähler mit, um Replays-Angriffe zu begrenzen und Neustarts oder Ausfälle besser zu verwalten. Es führt auch ein neues TLV-Codierungsformat ein, stärkt den Routing-Schutz, standardisiert und aktiviert Netzwerk-Wiederholungen standardmäßig sowie ein zuverlässigeres Polling für batteriebetriebene Geräte. Das sind nicht die Art von Neuheiten, die auf einem Marketingblatt beeindruckend sind, aber in der Hausautomation sind es genau die Art von Verbesserungen, die zählen: weniger Nachrichtenverluste, weniger seltsame Verhaltensweisen, ein saubereres Netzwerk.

Ein weiterer sehr interessanter Punkt: der „Trust Center Swap-Out“. Die Dokumentation von Silicon Labs erklärt, dass Zigbee 4.0 den Austausch des Hauptcontrollers eines Netzwerks erleichtert, ohne alles neu in Betrieb nehmen zu müssen. Für fortgeschrittene Nutzer, Integratoren und Parkmanager ist das alles andere als unerheblich. Den Hub zu wechseln oder einen Koordinator zu ersetzen, wird potenziell weniger schmerzhaft.

Schließlich verbessert Zigbee 4.0 auch die Energieeffizienz. Das Protokoll führt eine Weiterentwicklung des Coordinated Sample Listening (CSL) ein, die es batteriebetriebenen Geräten ermöglicht, länger zu schlafen und gleichzeitig synchronisiert zu bleiben. Für Sensoren, Sonden oder kleine autonome Geräte kann dies zu einer besseren Akkulaufzeit führen, ohne die Reaktionsfähigkeit des Netzwerks zu beeinträchtigen.

Zigbee Direct: einfachere Kopplung dank Bluetooth LE

Die sichtbarste Neuheit für den Endbenutzer ist wahrscheinlich Zigbee Direct. Die CSA und Silicon Labs erklären, dass diese Funktion es ermöglicht, Bluetooth Low Energy für die Inbetriebnahme und Steuerung mit einem Smartphone oder Tablet zu verwenden, ohne vom traditionellen Integrationsprozess über einen Hub für jede Interaktion abhängig zu sein. Klar gesagt, die Integration kann flüssiger, zugänglicher und weniger abschreckend für die breite Öffentlichkeit sowie für Installateure werden.

Man sollte jedoch aufpassen, diese Ankündigung nicht zu überinterpretieren. Zigbee Direct bedeutet nicht, dass die gesamte klassische Zigbee-Architektur von heute auf morgen verschwindet, noch dass jedes Zigbee 4.0-Gerät in allen Szenarien ohne jede Bridge funktioniert. Was der Chip-Hersteller anzeigt, ist, dass Bluetooth LE die Inbetriebnahme und einige Interaktionen vereinfacht, was die Installationsfriktion verringert. Das ist bereits riesig, vor allem angesichts einer wiederkehrenden Kritik an Zigbee: technisch ausgezeichnet zu sein, aber manchmal etwas weniger einfach zu verstehen als andere „Schlüsselfertige“ Lösungen.

Für professionelle Bereitstellungen fügt Zigbee 4.0 auch das Batch-Commissioning hinzu, also die Möglichkeit, mehrere Geräte gleichzeitig hinzuzufügen und zu konfigurieren. Im rein privaten Bereich wird dies nicht unbedingt das wichtigste Argument sein. Im Falle der kollektiven Beleuchtung, kleinerer gewerblicher Anwendungen, vernetzter Gebäude oder Installationsprojekte ist es jedoch ein echter Zeitgewinn.

Kompatibilität mit bestehenden Systemen: gute Neuigkeiten auf dem Papier, Vorsicht in der Realität

Die gute Nachricht ist, dass Zigbee 4.0 als vollständig abwärtskompatibel mit Zigbee 3.0 und den Smart Energy-Profilen angekündigt wurde. Die CSA spricht sogar von einer Kontinuität mit über einer Milliarde bereits installierten Zigbee-Geräten, und Silicon Labs präzisiert, dass die Zertifizierung für Zigbee 3.0 mindestens 18 Monate lang gültig bleibt, um einen schrittweisen Übergang zu gewährleisten. Anders gesagt, Zigbee 4.0 wird nicht als brutaler Bruch im Ökosystem präsentiert.

Aber man muss sofort differenzieren. Diese Abwärtskompatibilität bedeutet nicht, dass alle aktuellen Geräte plötzlich magisch von sub-GHz oder allen neuen Funktionen profitieren werden. Um von den neuen Funkbändern bei 800/900 MHz zu profitieren, wird es notwendig sein, dass die Hardware auf der Funkseite kompatibel ist. Ein vorhandener Zigbee 2,4 GHz Dongle wird nicht einfach durch ein Software-Update zum sub-GHz-Koordinator, wenn die Hardware nicht die notwendige Funktechnologie integriert. Das ist eine unvermeidliche physische Einschränkung. Diese Schlussfolgerung ist eine logische technische Ableitung aus der Hinzufügung neuer Funk-PHYs und der Tatsache, dass Hersteller bereits „Zigbee 4.0 ready“-SDKs und Hardware ankündigen.

Ein weiterer Punkt, den man im Hinterkopf behalten sollte: Die Kompatibilität des Ökosystems hängt auch von den konkreten Implementierungen ab. Zwischen einer veröffentlichten Spezifikation, kompatiblen Chipsätzen, tatsächlich vermarkteten Koordinatoren und Integrationen in Home Assistant, Zigbee2MQTT oder Boxen auf dem Markt gibt es immer einen kleinen Zeitverzug. Silicon Labs gibt an, bereit zu sein, was Validierung und SDK-Support angeht, aber das bedeutet noch nicht, dass das gesamte öffentliche Ökosystem bereits heute ausgereift ist.

Zusammengefasst: Es ist nicht nötig, sich wegen der bestehenden Produkte Sorgen zu machen. Zigbee 3.0-Netzwerke werden nicht über Nacht obsolet. Die nächsten Generationen von Gateways, USB-Koordinatoren und Funkmodulen werden jedoch nach und nach den Zugang zu den Vorteilen von Zigbee 4.0 eröffnen. Für die Home Assistant-Enthusiasten ist es vor allem ein Thema, das es wert ist, genau verfolgt zu werden, was die kommenden Dongles und Controller angeht.

Der Vergleich mit Z-Wave: Ja, Zigbee nähert sich eindeutig seinem Spielfeld

Es ist unmöglich, über Zigbee 4.0 zu sprechen, ohne Z-Wave zu erwähnen. Historisch gesehen war einer der großen Vorteile von Z-Wave gerade die Funktionsweise im sub-GHz-Bereich. In Europa nutzte dieses Protokoll insbesondere die Frequenzen 868,4 MHz und 869,85 MHz, je nach Region und Anwendung, was es ihm seit langem ermöglicht, die überlastete 2,4 GHz-Band zu vermeiden.

Mit Zigbee 4.0 tritt Zigbee klar auf das Spielfeld von Z-Wave in diesem speziellen Punkt. Das Protokoll behält seine Logik eines energiesparenden Mesh-Netzwerks bei, versucht aber nun auch, eine bessere Reichweite und Funkdurchdringung über das sub-GHz-Spektrum anzubieten. So betrachtet ist die Annäherung offensichtlich. Zigbee übernimmt einen Teil des historischen Arguments von Z-Wave.

Bedeutet das, dass Zigbee 4.0 und Z-Wave „die gleichen Frequenzen“ verwenden werden? Man muss genau sein: Sie nähern sich hinsichtlich des Betriebsbereichs an, da in beiden Fällen von sub-GHz die Rede ist, aber die konsultierten offiziellen Quellen erlauben es nicht, schwarz auf weiß zu bestätigen, dass sie exakt dieselben Funkkanäle in Europa teilen werden. Die CSA spricht von einem europäischen PHY bei 800 MHz für Zigbee 4.0, während die offiziellen Z-Wave-Referenzen in Europa 868,4 MHz und 869,85 MHz angeben. Der gute Schluss heute ist also: dieselbe Frequenzfamilie, dasselbe Versprechen einer besseren Reichweite als bei 2,4 GHz, aber nicht genügend öffentliche Elemente, um zu sagen: „es ist genau identisch“.

Es gibt auch einen Unterschied in der Philosophie zu beachten. Z-Wave bleibt sehr auf ein spezialisiertes Smart Home-Ökosystem ausgerichtet, mit historisch geregelter Interoperabilität. Zigbee hingegen bleibt breiter, massiver in seinem Volumen, sehr präsent im Bereich Beleuchtung, Sensoren, kostengünstiger Objekte und profitiert von einem riesigen Installationsbestand. Wenn Zigbee 4.0 seine Versprechen hält, könnte es thus zwei Welten kombinieren, die bisher recht getrennt schienen: den Preis und die Verbreitung von Zigbee mit einem Teil der Funkvorteile, die man oft mit Z-Wave in Verbindung brachte.

Was Zigbee 4.0 wirklich in einem vernetzten Zuhause ändern kann

Für den Endbenutzer wird der greifbarste Vorteil nicht unbedingt auf der Produktverpackung sichtbar sein, sondern im täglichen Verhalten. Stabilere Sensoren, bessere Reichweite im Freien, ein Netzwerk, das weniger anfällig für überlastetes Wi-Fi ist, ein weniger mühsamer Austausch des Controllers, eine einfachere Kopplung mit dem Smartphone… so gesagt klingt es fast banal. Doch das ist genau das, was den Unterschied zwischen einem angenehmen vernetzten Zuhause und einer Installation ausmachen kann, die nach drei Wochen frustriert.

In einem großen Haus, einem Garten mit Nebengebäude, einem abgelegenen Tor, einem Technikraum für den Pool, einem Schuppen oder einer Werkstatt könnte Zigbee 4.0 viel relevanter werden als zuvor. Auch im kleinen Gewerbe, mit seinen Bedürfnissen nach schneller Bereitstellung und seinem Streben nach Stabilität, sind die Vorteile ziemlich klar. Die CSA positioniert auch Suzi im Hinblick auf Wohn- und Geschäftsanwendungen und nicht nur auf das reine Smart Home-Massengeschäft.

Man sollte auch das aktuelle Zigbee 3.0 nicht zu schnell abschreiben. Der Installationsbestand ist enorm, die Produkte sind zahlreich, die Preise bleiben attraktiv und die Integrationen in Home Assistant oder Zigbee2MQTT sind heute sehr ausgereift. Zigbee 4.0 sollte daher weniger als brutaler Ersatz, sondern als schrittweise Aufwertung des Standards gesehen werden.

Sollte man auf Zigbee 4.0 warten, bevor man Zigbee kauft?

Nicht wirklich. Für jemanden, der heute sein Haus ausstattet, bleibt Zigbee 3.0 eine sehr sinnvolle Wahl, insbesondere weil Zigbee 4.0 als rückwärtskompatibel angekündigt wird und der Übergang schrittweise sein wird. Es hätte nicht viel Sinn, auf einen hypothetischen vollständigen Übergang zu warten, zumal das tatsächlich auf dem Markt verfügbare Zigbee 4.0 Produktangebot noch etwas Zeit brauchen wird, um sich zu strukturieren.

Für einen Installateur, Hersteller oder fortgeschrittenen Nutzer, der ein Projekt über mehrere Jahre plant, verändert Zigbee 4.0 jedoch eindeutig die Rahmenbedingungen. Es bringt Zigbee wieder ins Spiel, was Themen wie lange Reichweite, Robustheit und moderne Inbetriebnahme betrifft. Und in diesem Fall verdient die Entwicklung, sehr genau verfolgt zu werden.

Am Ende beerdigt Zigbee 4.0 weder Zigbee 3.0 noch Z-Wave. Aber es mischt die Karten ernsthaft neu. Der Standard beseitigt mehrere historische Schwächen, ohne das bestehende Ökosystem zu zerreißen, was wahrscheinlich die beste Nachricht aus dieser Ankündigung ist. Jetzt bleibt das Wichtigste: die ersten konkreten Produkte, die ersten kompatiblen Koordinatoren und die ersten tatsächlich nutzbaren Integrationen im Feld zu sehen. Dort wird alles entschieden.