Funktechniken für das Smart Home

Intelligente Geräte erobern das Smart Home. Neben der Vernetzung mit dem Internet steht die Verknüpfung der Geräte untereinander im Fokus. Hierfür gibt es verschiedene Funkstandards, die aber zueinander inkompatibel sind. Die meisten Smart-Home-Komponenten setzen auf eine Anbindung zu einem Cloud-Dienst des Herstellers.

Hier stellen wir die Vorteile und Nachteile von Geräten mit WLAN, Zigbee und DECT vor.

WLAN / IEEE 802.11

Wireless LAN (WLAN) auf Basis von IEEE 802.11 hat eine hohe Akzeptanz bei Herstellern und Konsumenten. Heute ist in jedem mobilen Gerät eine WLAN-Funktion integriert. Damit ist WLAN das am weitesten verbreitete drahtlose Netzwerk.

Vorteil: Es braucht keinen speziellen Hub oder ein Gateway. Man meldet die Geräte direkt im vorhandenen WLAN an.

Nachteil: WLAN-Endgeräte funktionieren nicht ohne dauerhafte Energieversorgung.

ZigBee

ZigBee ist ein Funkstandard zur drahtlosen Kommunikation zwischen Sensoren und Geräten und sollte ursprünglich die vielen proprietären Funktechniken für Mess- und Steuerungszwecke ablösen.
Heute ist ZigBee besonders bei vernetzten Leuchtmitteln und Steckdosen sehr verbreitet.

Vorteil: Geringer Stromverbrauch der Funkmodule wodurch der Batteriebetrieb möglich ist.

Nachteil: Die Geräte benötigen ein Gateway mit WLAN oder Ethernet zum lokalen Netzwerk, damit sie von dort aus gesteuert werden können.

DECT

DECT ist aus einer langen Reihe von Standards für die schnurlose Sprachübertragung hervorgegangen. Mit definierten Zugriffsprotokollen ist eine reibungslose Interaktion mit unterschiedlichen Systemen und Netzen möglich.
Mit DECT-ULE werden die Anforderungen hinsichtlich geringer Latenz und niedrigem Energieverbrauch berücksichtigt, wodurch DECT auch für Smart Home und das Internet der Dinge interessant ist.

Vorteil: DECT ist in AVM Fritzboxen und Gigaset-Endgeräte integriert, wodurch das notwendige Gateway vorhanden ist.

Nachteil: Von allen Funktechniken ist DECT das exotischste mit geringer Auswahl und teuren Komponenten.


WLAN-Generationen

Die Fähigkeit von WLANs unterschiedlicher Generationen mit unterschiedlichen Bezeichnungen und eventuelle Inkompatibilitäten ist für Normalnutzer unverständlich und kaum auseinander zu halten. Einfachere Bezeichnungen sollen helfen. Statt der kryptischen IEEE-Projektgruppennamen haben die WLAN-Standards eine fortlaufende Nummer. Offiziell beginnt die Bezeichnung mit Wi-Fi 4 für IEEE 802.11n.


WPA3 – WiFi Protected Access 3

WPA3 (WiFi Protected Access Version 3) ist ein Standard aus dem Jahr 2018 für die Authentifizierung und Verschlüsselung von WLANs, die auf den IEEE-Spezifikationen 802.11 basieren. Die Version 3 von WPA ist notwendig, weil der Vorgänger WPA2 zwar nicht gänzlich unsicher ist, aber die Sicherheit eines mit WPA2 gesicherten WLANs im wesentlichen von der WPA-Implementierung und der Komplexität des WLAN-Passworts abhängig ist.


Raspberry Pi: Mit dem eduroam-WLAN verbinden

Wer als Student, Lehrbeauftragter oder Dozent an einer Universität eingeschrieben oder tätig ist, der erhält dort in der Regel Zugang zum lokalen Netzwerk. Entweder per Ethernet oder WLAN. Während und außerhalb der Vorlesung können sich Studenten und Dozenten mit dem Uni-Netz verbinden. In der Regel mit Smartphone, Tablet oder Notebook.

Leider funktioniert das auf dem Raspbian-Desktop nicht, weil die technischen Erfordernisse der eduroam-Authentifizierung nicht unterstützt werden. Deshalb muss man den „wpa_supplicant“ manuell zu konfigurieren.


Raspberry Pi: WLAN-Probleme lösen

Die Gründe, warum WLAN mit dem Raspberry Pi oft oder gar nicht geht, sind äußerst vielfältig. Angefangen bei der Hardware-Erkennung bis zur WLAN-Konfiguration.

Nicht alle WLAN-Probleme haben mit WLAN zu tun. So muss eine nicht funktionierende Internet-Verbindung mit WLAN nichts zu tun haben. Hier geht es also darum, die Ursachen typischer WLAN-Probleme mit dem Raspberry Pi zu erkennen und mögliche Lösungen anzuwenden.


Multi-User-MIMO

MIMO ist der Oberbegriff für Verfahren, die Funkverbindungen mit mehreren gleichzeitigen Datenströmen auf mehreren Antennen verbessern.

Multi-User-MIMO (MU-MIMO) ist eine Erweiterung, um auf mehreren Antennen unterschiedliche Datenströme an einzelne WLAN-Clients gleichzeitig zu senden.
Die Idee ist, per MU-MIMO mehrere MIMO-Streams auf mehrere Clients zu verteilen. Und zwar auf so viele Clients, wie der Access Point über Antennen verfügt.