Zigbee Reichweite: was Sie wissen müssen

Bei Zigbee handelt es sich um ein drahtloses Protokoll, das häufig in IoT-Geräten verwendet wird. Es bietet Vielseitigkeit und Kompatibilität. Allerdings haben viele Fragen zur Reichweite und den Abdeckungsmöglichkeiten. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die drahtlose Reichweite von Zigbee, wie Sie die Reichweite erweitern können und welche Rolle Zigbee bei der Gestaltung des IoT-Ökosystems spielt. Los geht's!

Wie groß ist die Reichweite von Zigbee?

In geschlossenen Räumen kann ZigBee in der Regel mehrere Geräte innerhalb einer Reichweite von 10 bis 100 Metern verwalten. Im Freien kann die Zigbee-Reichweite bis zu 300 Meter betragen.

Die Zigbee-Reichweite (oder die allgemeine Reichweite) bezieht sich auf die maximale Entfernung, über die Zigbee-fähige Geräte miteinander kommunizieren können. Wenn Sie die Reichweite kennen, können Sie das Layout Ihres Netzwerks und die Platzierung der Geräte effektiv planen, um optimale Konnektivität und Leistung zu gewährleisten.

Beachten Sie, dass die Reichweite durch Faktoren wie die Ausgangsleistung des Geräts, Interferenzen durch nahe gelegene drahtlose Geräte und andere Hindernisse beeinflusst werden kann.

Reichweitentest für Zigbee-Geräte in Innenräumen

Bei den Reichweitentests, die für Zigbee-Geräte in Innenräumen durchgeführt wurden, bestand ein enger Zusammenhang zwischen der Entfernung und der Signalstärke. Mit zunehmender Entfernung zwischen den Zigbee-Geräten nahm die Signalstärke deutlich ab. Das folgende Diagramm zeigt, dass die Signalstärke bei verschiedenen Entfernungen variiert.

Die Tests von Research Gate haben ergeben, dass die Signalstärke bei unterschiedlichen Entfernungen variiert.

Faktoren, die die Zigbee-Reichweite beeinflussen

Hier sind einige Faktoren, die sich negativ auf die Reichweite von Zigbee-Geräten auswirken können:

Zigbee-Adapter-Hardware

• Veraltete oder nicht mehr aktuelle Zigbee-Adapter oder eine minderwertige Antenne können zu einer schlechten Leistung führen.
• Der Zigbee-Adapter läuft mit veralteter Firmware.

Probleme mit Interferenzen

• Eine falsche Positionierung des Adapters oder eine falsche Ausrichtung der Antenne kann zu Störungen führen.
• USB 3.0-Anschlüsse, Computer und sonstige Zusatzgeräte sind dafür bekannt, dass sie RFI-, EMI- und EMF-Störungen verursachen.
• WLAN-Signale und Zigbee-Geräte können sich gegenseitig stören.
• Es kann auch zu Störungen zwischen Zigbee-Geräten und Geräten kommen, die in einem nicht lizenzierten 2,4-GHz-Band senden.

So erhöhen Sie die Reichweite und Stabilität von Zigbee

Wenn Sie wissen, was Zigbee-Geräte stören kann und wie groß die Basisreichweite ist, können Sie verschiedene Maßnahmen ergreifen, um die Stabilität und Reichweite zu verbessern.

Hardware aktualisieren

• Kaufen und verwenden Sie einen unterstützten Zigbee-USB-Adapter, der auf neuerer/aktualisierter Hardware läuft.
• Ziehen Sie die Verwendung eines Zigbee-Geräts mit externer Antenne in Betracht.
• Aktualisieren Sie den Zigbee-Chip auf eine neuere Version der Firmware. Wenn der Hersteller des Chips die Firmware zur Verfügung stellt, ist die Aktualisierung in der Regel einfach.

Nutzen Sie das Zigbee Mesh-Netzwerk

Zigbee unterstützt Mesh-Netzwerke, d.h. Geräte, die als Repeater fungieren und den Abstand zwischen Geräten verringern, um ein selbstheilendes Netzwerk zu schaffen. Um die Reichweite zu erhöhen, können Sie ein Gerät einstecken, das als Knotenpunkt im Netzwerk dient. Geräte wie intelligente Glühbirnen und Steckdosen können einfach als Knotenpunkte in das Zigbee-Netzwerk integriert werden.

Dedizierter Zigbee-Repeater

Zigbee Reichweitenverstärker werden verwendet, um das Signal zu verstärken und weiterzuleiten und so die Kommunikationsreichweite effektiv zu vergrößern. Diese Geräte fungieren als Vermittler zwischen dem Hauptkoordinator und allen Endgeräten. Es gibt Extender in allen Formen und Größen, aber sie müssen alle über eine Steckdose mit Strom versorgt werden.

Reduzieren Sie Störungen durch WiFi und andere Geräte

Wenn sich Ihre Zigbee- und WLAN-Geräte gegenseitig stören, müssen Sie entweder den Kanal ändern, auf dem sich Ihr Zigbee-Gerät befindet, oder den Adapter von dem Wi-Fi-Zugangspunkt entfernen.

Bluetooth-Zubehör und die kabellosen Gaming-Geräte Unifying, Lightspeed oder Hyperspeed von Logitech nutzen den gleichen Frequenzbereich wie Zigbee-Geräte. Die richtige Platzierung der Geräte, eine sorgfältige Kanalwahl und Maßnahmen zur Reduzierung von Signalüberschneidungen tragen dazu bei, Störungen zu minimieren.

Achten Sie außerdem darauf, dass Ihre Zigbee-USB-Adapter nur an USB 2.0-Ports angeschlossen sind.

Zigbee vs. WLAN: Wo liegt der Unterschied?

Wi-Fi ist ein Kommunikationsprotokoll mit offenem Standard, das von der Wi-Fi Alliance verwaltet wird und wie Zigbee für die Verbindung von intelligenten Häusern verwendet wird. Aber die beiden unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht.

Reichweite

Geräte, die mit Wi-Fi verbunden sind, haben eine größere Reichweite als Zigbee-fähige Geräte. Wi-Fi kann ein qualitativ hochwertiges Signal innerhalb einer Reichweite von 30 bis 100 Metern erreichen, während Zigbee-Geräte ab 30 Metern an Signalstärke verlieren.

Stromverbrauch

Wi-Fi-Geräte verbrauchen in der Regel mehr Strom als Zigbee-Geräte, da diese speziell für stromsparende Anwendungen entwickelt wurden. In der Regel verbrauchen Zigbee-Netzwerke nur 25 % des Stroms, den Wi-Fi-Netzwerke benötigen. Deshalb ist Wi-Fi oft besser für Anwendungen geeignet, die eine kontinuierliche Stromquelle benötigen.

Netzwerktyp

Zigbee kann als Mesh-Netzwerk mit Knoten oder Geräten arbeiten, die als Repeater fungieren, um das Signal zu verstärken und zu erweitern. Wi-Fi hat einen zentralen Zugangspunkt, der alle Geräte direkt mit dem Netzwerk verbindet.

Geschwindigkeit und Bandbreite

Wi-Fi-Geräte erreichen schnellere Datenübertragungsraten als Zigbee-Geräte. In der Regel haben Wi-Fi-Netzwerke eine maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit von 11mbps, was ideal für die Übertragung von hochauflösenden Live-Videos ist. Das Zigbee-Netzwerk zeichnet sich durch niedrige Latenzzeiten und Energieeffizienz aus und erreicht eine maximale Übertragungsgeschwindigkeit von nur 250kbps. Diese Geräte sind am besten für Sensornetzwerke geeignet.

Interferenz

Zigbee-Geräte arbeiten im 2,4-GHz-Frequenzband, das auch von anderen Signalen wie Bluetooth und Mikrowellen genutzt wird, was zu einer größeren Wahrscheinlichkeit von Interferenzen führt. Wi-Fi-Signale sind meist nur anfällig für Störungen durch benachbarte Wi-Fi-Netzwerke und drahtlose Geräte, die auf demselben Frequenzband arbeiten.

Einsatzmöglichkeiten von Zigbee im IoT

Zigbee lässt sich dank seiner einzigartigen Funktionen und Vorteile in viele IoT-Anwendungen integrieren. Einige Beispiele für diese IoT-Anwendungen sind:

Hausautomatisierung

Zigbee kann zur Fernsteuerung von Haushaltsgeräten, Heizung und Kühlung, Beleuchtung, Überwachung und Sicherheit und vielem mehr verwendet werden.

Industrieautomatisierung

Zigbee kann in einem industriellen Umfeld die drahtlose Überwachung von Geräten vor Ort und die Steuerung von Maschinen und Prozessen ermöglichen. Zigbee-Geräte können auch die effiziente Kommunikation zwischen Sensoren, Aktuatoren und Steuerungen erleichtern, um die Automatisierung zu verbessern und die Optimierung der industriellen Abläufe zu maximieren.

Landwirtschaftliche Überwachung

Zigbee-Sensornetzwerke werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um die Produktivität durch die Überwachung von Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und anderen Umweltfaktoren zu verbessern. Auf diese Weise können Sie die Bewässerung und Düngung für eine bessere Gesundheit der Pflanzen optimieren.

Intelligentes Messsystem

Hausbesitzer und Unternehmen können Zigbee-Geräte zur Überwachung des Energieverbrauchs einsetzen. So können Sie sich vor Stromdiebstahl schützen, die Preisgestaltung unterstützen und die Energieeffizienz von Geräten und Anlagen sicherstellen.

Intelligente Netzüberwachung

Zigbee kann für das Blindleistungsmanagement, die Lokalisierung von Defekten und die Fernüberwachung von Temperaturen eingesetzt werden.

Grundlagen des Zigbee-Protokolls

Bei Zigbee handelt es sich um ein drahtloses Kommunikationsprotokoll, das für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und niedriger Datenrate entwickelt wurde und auf dem Standard IEEE 802.15.4 basiert. Es erleichtert die drahtlose Netzwerküberbrückung zwischen intelligenten Geräten.

Das Zigbee-Protokoll wurde in Zusammenarbeit mit Unternehmen entwickelt, die sich in der Zigbee-Allianz zusammengeschlossen haben. Der Vorstand der „Allianz“ besteht aus mehr als 300 prominenten Halbleiterherstellern, Technologieunternehmen, Erstausrüstern (OEMs) und Dienstleistungsunternehmen aus verschiedenen Branchen.

Die neueste Version des Zigbee-Protokolls, Version 3.0, wurde entwickelt, um eine zuverlässige Datenkommunikation in hochfrequenten Umgebungen zu ermöglichen, wie sie typischerweise in kommerziellen und industriellen Anwendungen vorkommen.

Zigbees Frequenz

Zigbee unterstützt mehrere Frequenzbänder, je nach Region, in der es verwendet wird. Zu den am häufigsten verwendeten Bändern gehören:

2.4 GHz

Dieses Frequenzband bietet akzeptable Datenraten und ist weit verbreitet, weshalb es weltweit am häufigsten für Zigbee verwendet wird. Leider wird es mit Wi-Fi, Bluetooth und Mikrowellen geteilt, was zu Störungen führen kann.

915 MHz

Dieses Frequenzband wird hauptsächlich in Nord- und Südamerika verwendet. Es kann Wände und Objekte besser durchdringen als das 2,4-GHz-Band und ermöglicht eine Kommunikation mit größerer Reichweite. Im Vergleich zu 2,4 GHz kann es jedoch eine niedrigere Datenrate haben.

868 MHz

Dieses Band kommt hauptsächlich in Europa vor und ist ähnlich wie 915 MHz. Es bietet zwar eine bessere Durchdringung, aber die Datenrate ist in der Regel niedriger als bei 2,4 GHz.

Häufig gestellte Fragen

1. Ist Zigbee sicher?

Ja, Zigbee wurde entwickelt, um ein hohes Maß an Sicherheit für die drahtlose Kommunikation zu bieten. Das Netzwerk und die zwischen den Geräten übertragenen Daten werden durch verschiedene Sicherheitsfunktionen geschützt, um Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität zu gewährleisten.

Zigbee implementiert starke Verschlüsselungs-, Authentifizierungs-, Zugriffskontroll- und Schlüsselverwaltungsmechanismen, um unbefugten Zugriff, Datenverletzungen und Netzwerkmanipulationen zu verhindern.

2. Kann Zigbee Wände durchdringen?

Ja! Das drahtlose Signal von Zigbee ist generell in der Lage, Wände und andere Hindernisse zu durchdringen. Allerdings können die Signalstärke und die Reichweite beeinträchtigt werden. Es gibt verschiedene Faktoren, die die Fähigkeit des Signals, Wände zu durchdringen, beeinflussen können, darunter das Material, die Entfernung und das Vorhandensein von Störungen.

Da Zigbee auf 2,4 GHz läuft, hat es eine bessere Chance, Wände zu durchdringen als höhere Frequenzbänder.

3. Stört Zigbee die Wi-Fi-Verbindung?

Die Signale von Zigbee und Wi-Fi können sich gegenseitig stören, da sie beide auf einer Frequenz von 2,4 GHz arbeiten. Jede Interferenz kann das Signal sowohl des Zigbee- als auch des Wi-Fi-Geräts beeinträchtigen.

4. Was ist die maximale Reichweite von Zigbee 3.0?

Zigbee 3.0 kann unter den richtigen Bedingungen bis zu 300 Meter weit kommunizieren. Die Reichweite des Signals hängt davon ab, ob es sich um einen Innen- oder Außenbereich handelt, vom Design und Alter der Antenne, von der Leistungsabgabe und von externen Störungen. Die Basisreichweite von Zigbee 3.0-Geräten liegt in der Regel zwischen 75 und 100 Metern, wenn sie in Innenräumen verwendet werden. Bei der Verwendung im Freien kann das Signal weiter reichen.

5. Wie verbinde ich ein Zigbee-Gerät?

So verbinden Sie Ihre Zigbee-Geräte:

1. Vergewissern Sie sich, dass das Gerät mit Ihrem aktuellen Zigbee-Netzwerk oder Hub kompatibel ist.
2. Wenn es keine Kompatibilitätsprobleme gibt, schalten Sie das Gerät ein.
3. Aktivieren Sie den Kopplungsmodus in Ihrem Zigbee-Netzwerk oder -Hub.
4. Versetzen Sie das Zigbee-Gerät in den Kopplungsmodus (siehe Herstelleranweisungen).
5. Der Hub und das Gerät sollten sich automatisch verbinden.

Sobald das Gerät mit dem Netzwerk oder Hub verbunden ist, können Sie die gewünschten Einstellungen vornehmen.

Fazit

Wer Zigbee zu Hause, in der Industrie oder in der Landwirtschaft einsetzen möchte, muss die Feinheiten der Reichweite von Zigbee verstehen. Ein gut geplantes und gut ausgeführtes Zigbee-Netzwerk kann eine zuverlässige und schnelle drahtlose Kommunikation für eine Vielzahl von IoT-Anwendungen bieten.

Wenn Sie der Meinung sind, dass dieser Artikel für Ihre Freunde interessant ist, leiten Sie ihn bitte an sie weiter. Wenn Sie weitere Fragen zu Zigbee-Geräten haben, hinterlassen Sie uns unten einen Kommentar!