Was du über ZigBee 3.0 wissen musst

ZigBee ist ein beliebter Funkstandard für smarte Lichter, Steckdosen, Sensoren und andere vernetzte Geräte. Immer mehr davon unterstützen mittlerweile Version 3.0 des ZigBee-Standards. Auch USB-Gateways basierend auf CC2531 und CC2652 sowie der ConBee II sprechen ZigBee 3.0. Aber wo liegt eigentlich der Unterschied zur ZigBee 2.0? Ob der Umstieg lohnt, erfährst du jetzt.

ZigBee 3.0 vs. 2.0

Eine vielleicht überraschende Klarstellung vorweg: Es gibt keine Version 2.0 des ZigBee Standards.

In der Zeit vor Version 3.0 war ZigBee die Bezeichnung für ein Sammelsurium verschiedener „Application Profiles“. Deine ZigBee-Geräte konnten dabei nur mit anderen Geräten und Funkgateways kommunizieren, wenn alle das gleiche Profil unterstützten. Bei deinen smarten Lampen von Philips oder IKEA werden die Steuersignale zum Beispiel mit dem sogenannten „Zigbee Light Link“ Profil übertragen. Erst mit Version 3.0 von ZigBee wurden die wichtigsten Profile vereinigt. Damit hat sich eine bessere Kompatibilität zwischen den Geräten verschiedener Hersteller etabliert.

Das sind die Vorteile

Wie bereits angedeutet sind Geräte aus dem ZigBee 3.0 Universum mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit kompatibel zueinander. Das bedeutet, dass Geräte unterschiedlicher Hersteller untereinander kommunizieren können. Zum Beispiel lassen sich die variantenreichen Philips Hue Lampen* mit den günstigeren IKEA Schaltern, Fernbedienungen und Dimmern aus der TRÅDFRI Reihe* nutzen. Für alle ZigBee 3.0 Geräte wird theoretisch nur noch eine einzige gemeinsame Zentrale (auch als Gateway oder Bridge bezeichnet) benötigt. Praktisch gibt es damit jedoch ein paar Stolpersteine, die du umfahren solltest – dazu später mehr.

ZigBee 3.0 verbessert außerdem die Mesh-Fähigkeiten des ZigBee-Netzwerks. Dauerhaft mit Strom betriebene Geräte vergrößern die Funkreichweite, in dem sie die für andere Empfänger bestimmten Funksignale empfangen und erneut an diese aussenden. Du kennst dieses Prinzip bestimmt von WLAN-Repeatern. Geräte nach ZigBee 3.0 Standard können dabei nicht nur ihre eigenen Application Profiles weiterleiten, sondern auch fremde. So leiten beispielsweise Philips Hue Lampen* auch die Messwerte der beliebten und günstigen Sensoren von Xiaomi* und Aqara* weiter.

Weitere Neuerungen und kleinere Verbesserungen im neuen Standard spielen sich vom Nutzer unbemerkt im Hintergrund ab. Diese betreffen das Verwalten und Pairen von Geräten sowie die Sicherheit des Netzwerks.

Diese Geräte unterstützen ZigBee 3.0

Die gute Nachricht: Viele moderne ZigBee-Geräte funken schon nach ZigBee 3.0 Standard. Darunter die Produkte bekannter Marken wie:

• Philips Hue*
• IKEA Home Smart (TRÅDFRI, SYMFONISK, FYRTUR, STARKVIND, DIRIGERA)*
• LEDVANCE*
• Innr*
• Xiaomi*
• Aqara*
• tint*

Du erkennst ein 3.0-kompatibles Gerät unter anderem an diesem Logo, welches auf dem Gerät selbst oder seiner Verpackung angebracht ist:

Nur Geräte, welche eine offizielle Zertifizierung im Rahmen eines Kompatibilitätstests erhalten haben, dürfen dieses Logo tragen. Eine Datenbank alle zertifizierten Geräte kannst du auf der Webseite der Zigbee Alliance durchsuchen.

Sollte ein Gerät (noch) nicht zertifiziert sein, ist das praktisch nicht weiter schlimm. Die Kompatibilität zwischen ZigBee 3.0 und älteren Versionen sorgt dafür, dass du diese mit hoher Wahrscheinlichkeit trotzdem betreiben kannst.

Etwas anders sieht die Unterstützung bei den bekannten Bridges bzw. Hubs oder Gateways aus.

ZigBee 3.0 Gateways

Die Gateways der großen Player auf dem ZigBee-Spielfeld sind mittlerweile nach Version 3.0 kompatibel. Und kaum ein Hersteller verzichtet bei neuen ZigBee-Produkten darauf. Vielfach wurde auch ältere Hardware durch ein Softwareupdate fit für ZigBee 3.0 gemacht. Hier eine kurze Zusammenfassung:

• Die Generationen 1 und 2 der Bridge von Philips Hue* haben mittels neuer Software den Schritt ins ZigBee 3.0 Universum geschafft. Neuer Generationen der Bridge haben die Unterstützung bereits von Haus aus.
• Der DIRIGERA Hub von IKEA* ist seit Markteinführung auch ZigBee 3.0 zertifiziert. Aber aufgepasst: Im Gegensatz dazu ist es das noch verbreitete TRÅDFRI Gateway von IKEA nicht! Dieses unterstützt nur das „Zigbee Light Link“ Profil und verwaltet daher nur Geräte aus der „Lichterwelt“, wie z. B. Lampen, Schalter und Steckdosen.
• Das Xiaomi Smart Multimode Gateway* (ehemals Mi Smart Home Hub genannt) ist nach ZigBee 3.0 zertifiziert.
• Die für die Aqara-Geräte vorgesehenen Gateways Aqara Hub E1*, Aqara Hub M1S Gen 2* und Aqara Hub M2* sind allesamt ZigBee 3.0 kompatibel.

Leider haben die Gateways einen riesengroßen Nachteil: Trotz deren ZigBee 3.0 Kompatibilität lassen sich nicht einfach beliebige zertifizierte Geräte einbinden! Beispielsweise können die Gateways von Xiaomi und Aqara nur ZigBee-Produkte vom eigenen Hersteller verbinden. Diese künstliche Beschränkung sorgt dafür, dass wiederum Lampen von Philips Hue* oder tint* nicht verwendet werden können. Gleichermaßen kannst du mit den Bridges von Philips oder IKEA keine kostengünstigen Sensoren von Xiaomi* oder Aqara* integrieren.

Der einzig sinnvolle Ausweg aus diesem Dilemma ist eine selbst aufgebaute Smart Home Zentrale. Diese besteht aus einem sparsamen Kleincomputer (wie einem Raspberry Pi*), einem ZigBee USB-Gateway und einer kostenlosen Steuerungssoftware (ioBroker, Home Assistant, openHAB, FHEM mit zigbee2mqtt usw.). Damit kannst du herstellerübergreifend und ohne proprietäre Cloud die verschiedensten ZigBee 3.0 Geräte (oder ältere) nutzen und dir so ein sehr flexibles Smart Home aufbauen. Du kannst dich in meiner Übersicht über die gängigsten ZigBee-USB-Gateways darüber informieren und mehr über die neuen CC2652-basierten Sticks erfahren.

Was ist mit älteren ZigBee-Geräten?

Musst du nun deine alten ZigBee-Geräte wegwerfen? Nein! Glücklicherweise hat die ZigBee Allianz dafür gesorgt, dass ältere Geräte weiterhin mit ZigBee 3.0 Zentralen kompatibel sind. Die Geräte unterstützen dann zwar nicht die neuen Funktionen, können aber weiterhin ihrer grundsätzlichen Bestimmung nach betrieben werden.

In der Praxis gibt es hierbei leider die oben beschriebenen Einschränkungen, dass die Zentralen-Hersteller meist nur ihre eigenen Geräte zulassen. Abhilfe schafft hier nur ein universelles Gateway, welches du dir aus einem Raspberry Pi* und einem USB-Funkgateway für ZigBee einfach selbst bauen kannst.

Diese Smart Home Plattformen unterstützen ZigBee 3.0

Sind Smart Home Plattformen wie zum Beispiel ioBroker, Home Assistant, openHAB oder FHEM schon ZigBee 3.0 kompatibel? Diese Frage ist relativ leicht zu beantworten, wenn man sich die grundlegende Funktionsweise solcher Applikationen anschaut.

Die meisten Softwarelösungen für intelligente Heimvernetzung kümmern sich gar nicht um das ZigBee Funkprotokoll und den Datenaustausch mit deinen Geräten. Sie interagieren vielmehr mit einem Hardware-Gateway (Bridge, Hub oder USB-Funkstick), welches sich selbstständig und drahtlos mit deinen ZigBee Geräten austauscht. Es kommt daher allein auf dieses Gateway an, ob ZigBee 3.0 unterstützt wird.

Demnach sind alle Smart Home Plattformen per se schon ZigBee 3.0 kompatibel. Auch die beliebte Software zigbee2mqtt gehört dazu.

Der CC2531 mit ZigBee 3.0 Firmware

Wegen seines charmant niedrigen Preises ist der CC2531 Funkstick* ein oft eingesetztes USB-Gateway für ZigBee. Mit einem passenden Firmwareupdate machst du diesen Stick ebenfalls tauglich für Version 3.0 des ZigBee-Protokolls.

Die Firmware mit Unterstützung für ZigBee 3.0 nennt sich „Z-Stack 3.0“. Solltest du den Stick nicht bereits mit dieser Firmware gekauft haben, ist ein Umflashen mittels einer Debugger-Hardware* oder durch etwas Bastelei mit einem Raspberry Pi* möglich (siehe dazu diese Anleitung). Die Firmware kannst du hier von GitHub herunterladen.

Aber lohnt sich das CC2531 Firmwareupdate auf Z-Stack 3.0 wirklich? Einigen Berichten zufolge läuft diese Version nicht einwandfrei und auch der Entwickler der Firmware (Koen Kanters alias Koenkk) rät von dessen Einsatz auf CC2531-Sticks ab. Der Grund dafür liegt in den stark begrenzten Rechenressourcen des CC2531-Chips. Du solltest dir genau überlegen, ob ZigBee 3.0 einen realen Mehrwert für dich schafft.

Das stabil laufende Z-Stack 2.1 unterstützt bereits die am weitesten verbreiteten ZigBee-Profile für Licht und Heimautomation. Es gibt so gut wie kein Gerät, welches nicht eines dieser Profile unterstützt oder wenigstens einen „Fallback“-Mechanismus auf eines davon hat. Die Kompatibilität könnte also besser nicht sein. Deshalb ist ein Umstieg auf Z-Stack 3.0 auch nicht notwendig.

Solltest du dennoch umsteigen wollen, dann mach dich auf ein erneutes Pairing all deiner ZigBee-Geräte gefasst.

Der ConBee II und ZigBee 3.0

Weit verbreitet ist auch der ConBee II von dresden elektronik*. Das liegt vor allem am vorbildlichen Herstellersupport und seinem noch erschwinglichen Preis. Kann der Stick auch ZigBee 3.0?

Offiziell hat der ConBee II keine ZigBee 3.0 Zertifizierung – er ist auf der Webseite der Zigbee Alliance nämlich nicht gelistet. Deshalb darf er auch nicht das offizielle ZigBee Logo tragen. Dennoch unterstützt er laut diesem Werbeprospekt und dieser Diskussion auf GitHub die wichtigsten ZigBee Profile und ZigBee 3.0 Geräte.

Demnach steht dem Einsatz des ConBee II für ZigBee 3.0 Geräte nichts entgegen. Die als kompatibel gelisteten Geräte findest du in dieser Übersicht. Leider sind es deutlich weniger als zigbee2mqtt mit einem CC2531 offiziell unterstützt.

CC2652-basierte Funk-Gateways können ZigBee 3.0

Die würdigen „Nachfolger“ der CC2531-Sticks sind die Gateways auf Basis des CC2652. Ich habe diesen einen ganz eigenen Artikel gewidmet: CC2652 ZigBee USB-Sticks im Vergleich. Unterstützung für ZigBee 3.0 ist bei diesen modernen Sticks selbstverständlich. Meist kannst du sie schon mit Firmware geflasht kaufen oder diese ohne Zusatzhardware selbst aktualisieren. Ein prominenter Vertreter ist der empfehlenswerte SONOFF ZigBee 3.0 USB Dongle Plus*.

Alexa spricht ZigBee 3.0

Die Smart Speaker Echo (4. Generation)*, Echo Studio* und Echo Show* von Amazon sind übrigens offiziell ZigBee 3.0 zertifiziert. Das bedeutet, dass kompatible ZigBee-Geräte direkt mit den Echos gekoppelt und per Sprachbefehl gesteuert werden können. Es ist dann keine separate Bridge, kein Hub und kein anderes Gateway notwendig. Als Gerätegruppen, die von den Echo-Speakern unterstützt werden, nennt Amazon: Einbauschalter und -steckdosen, Zwischenstecker, Lichter und Schlösser.

Amazon zertifiziert zudem selbst Geräte als „Works with Alexa“, wenn diese problemlos funktionieren. Erkennbar ist die Zertifizierung dann durch einen entsprechenden Aufdruck auf der Produktverpackung. Neben ZigBee-Geräten tragen jedoch auch per WLAN angebundene Geräte dieses Logo. Hier solltest du also vor dem Kauf genau hinschauen.

Zusammenfassung

ZigBee 3.0 ist die Zusammenführung der verschiedenen Kommunikationsprotokolle (sogennante Application Profiles) der früheren ZigBee Spezifikation. Durch diesen neuen Standard wird vor allem die Kompatibilität zwischen den Geräten verschiedener Hersteller gefördert. Auch andere Verbesserungen in der Mesh-Fähigkeit, dem Pairing und der Abhörsicherheit gehören dazu. Viele der neueren Geräte am Markt unterstützen bereits ZigBee 3.0, darunter auch einige wenige Smart Home Zentralen (Gateways, Bridges oder Hubs). Ältere ZigBee-Geräte bleiben weiterhin kompatibel.

Funkt dein Smart Home schon über ZigBee 3.0? Erzähl es uns in Form eines Kommentars unter diesem Beitrag!

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