Buch Kapitel 5

Z-Wave in der Praxis

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Dieses Kapitel bietet einige nützliche und praktische Tipps, wie ein Z-Wave-Netz aufgebaut und betrieben werden sollte.

5.1  Netzwerkaufbau – der allgemeine Ablauf

Jedes Z-Wave-Netz wird mit den folgenden Schritten aufgebaut:

  1. Definieren der gewünschten Funktionen
  2. Auswählen der dafür notwendigen Geräte
  3. Inkludieren aller Geräte in ein gemeinsames Netz
  4. Konfigurieren aller Geräte entsprechend der gewünschten Funktionen
  5. Setzen der Assoziation und Definieren und Anlegen der Szenen (Ereignisse und Aktionen)
  6. Einige finale Managementaufgaben

5.1.1  Definieren der gewünschten Funktion

In einem intelligentes Haus kann eine große Anzahl an Funktionen realisiert werden und daher kann der Planungsprozess sehr kompliziert sein. Es ist daher sinnvoll, in einem ersten Schritt die gewünschten Grundfunktionen und -dienste eines Hauses festzulegen. Diese Dienste und Funktionen werden in einem nächsten Schritt auf Stockwerke und Räume heruntergebrochen:

  • Licht,
  • Heizung,
  • Klima,
  • Schutz vor Einbruch,
  • Sicherheit,
  • Türmanagement,
  • Medien und Unterhaltung,
  • Energiemanagement,
  • Fenster.

Dies ist eine grobe Liste mit Punkten, die sich sogar teilweise überlappen. Ein Fenstersensor wird als Beispiel sowohl bei der Klimasteuerung als auch beim Schutz vor Einbrüchen Verwendung finden.
Im zweiten Schritt wird definiert, von welchen Stellen und mit welchen Mitteln die Funktionen des intelligenten Hauses gesteuert werden sollen:

  • Wandschalter – Wo sollten diese platziert werden?
  • Fernbedienungen – Wie viele ?
  • Mobiltelefon
  • Webbrowser
  • Steuerdisplays.

Als dritter Schritt wird eine Liste der Räume und Etagen erstellt und alle Funktionen werden konkreten Räumen zugeordnet. Es wird Funktionen geben, die nur in einigen Räumen relevant sind; andere Funktionen müssen im gesamten Haus und damit in jedem Raum abgebildet werden.

  • Schlafzimmer: Sicherheit (nur Rauchmelder), Licht, Fenstersteuerung
  • Küche: Licht, Heizung, Sicherheit(Rauchmelder + Leckagemelder), Fenstersteuerung
  • Wohnzimmer: Licht, Heizung, Unterhaltung
  • Alle Räume: Energiemanagement
  • Haus: Türüberwachung

Wesentlichen Vorteile von Z-Wave sind, dass

  • es in bestehenden Häusern nachgerüstet werden kann.
  • es Schritt für Schritt eingeführt werden kann.

Wenn die initiale Planung zu groß und/oder zu teuer wird, ist es kein Problem mit einer Insellösung und einem kleineren Netzwerk zu beginnen und dieses Netz nach und nach zu erweitern.
Typische kleine Insellösungen lösen Probleme wie:

  • Management der Haustür mittels eines elektrischen Türschlosses, um in Zukunft Anrufe wie ’Ich habe meinen Schlüssel vergessen’ zu vermeiden.
  • Platzieren eines zusätzlichen Batteriewandschalters neben dem Bett, um den typischen Prozess beim Betreten des Schlafzimmers zu vermeiden: Deckenlicht an der Tür einschalten zum Bett gehen Nachttischleuchte einschalten zurück zur Tür gehen Deckenlicht ausschalten zurück zum Bett gehen ins Bett gehen Nachttischleuchte ausschalten
  • Installation eines zentralen Energiezählers, um eine erste Information über die Art und den Verlauf des Energieverbrauches im Haus zu bekommen.
  • Zwischenstecker an Radio, HFI, TV, etc. mit dem Ziel, diese gemeinsam auszuschalten, wenn niemand mehr im Haus ist.
  • Fernbedienung der Heizung: vom Büro aus schon hochzuheizen und ansonsten im Energiesparmodus zu bleiben.

Diese Lösungen können leicht Schritt für Schritt erweitert werden. Dies ist ein großer Vorteil drahtloser Technologien im Allgemeinen und Z-Wave im Besonderen.

5.1.2  Wählen der richtigen Geräte

Auch die Auswahl der richtigen Geräte ist eine schwierige Arbeit, da mehrere Aspekte in Betracht gezogen werden müssen:

  • Lichtsteuerung:
    • Welche Art (Farbe, Form, Schalterserie) an Wandelementen sind passend?
    • Soll das Licht geschaltet oder gedimmt werden?
    • Welche Art von Leuchtmitteln sind installiert(Traditionelle Glühlampe, Hochvolthalogen, Niedervolt-Halogen, LED, Energiesparlampen)?
    • Welches Verdrahtungskonzept ist im Haus bereits vorhanden ?  (2-Draht oder 3-Draht)?
    • Wieviel Leuchten gibt es im Haus?  Sind diese fest verdrahtet – wie Deckenleuchten – oder über Steckdosen angeschlossen?
  • Heizung:
    • Welches Heizungssystem ist installiert und wie wird es gesteuert (Zentralheizung, Fußbodenheizung mit zentraler Steuerung, Fußbodenheizung mit Zonenregelung, Warmwasserheizung mit zentraler oder dezentraler Steuerung, 230V-versorgte Thermostate,…)?
    • Soll die Heizung im Raum mit einem lokalen Bedienelement steuerbar sein?
    • Sind Heizung und Kühlung kombiniert?
  • Doors:
    • Welche Türen werden genutzt (Dicke, Schließsystem, Position und Dimension des Schließbleches)?
    • Sind Türklinken an der Außenseite, Innenseite oder sind gar keine Klinken vorhanden?  Ist die Tür rechts- oder linksgehängt?
    • Welche Farbe und Form des Türschlosses passt am besten zum Design der Tür?
  • Fenster:
    • Sollen die Fenster nur überwacht oder auch aktiv gesteuert werden?
    • Dachfenster oder normale Wandfenster?
    • Ist schon eine elektrische Jalousiesteuerung vorhanden?
  • Energie-Management:
    • Welche Geräte neben Licht und Heizung sollten zwecks Energiemanagement überwacht werden (Geschirrspüler, Waschmaschine, Gefriertruhe, Kühlschrank, Sauna, Computer)?

Es ist nicht der Anspruch dieses Buches, die korrekten Produkte zu empfehlen, sondern die richtigen Fragen vorzuschlagen. Es gibt gut sortierte auf Z-Wave spezialisierte Online-Shops, die auch eine entsprechende Beratung anbieten und auch bei der Kalkulation der Kosten helfen. Links zu einigen ausgewählten Webseiten finden sich im Anhang 9.
Es existieren einige Z-Wave-technische Beschränkungen, die bei der Geräteauswahl zu berücksichtigen sind:

  • So bald es ein einziges batteriebetriebenes Gerät mit Aufweckintervall gibt, muss zwingend eine statische Steuerung (IP-Gateway) vorhanden sein. Die Gründe dafür wurden in Abschnitt 4.2.4 dargelegt.
  • Sollen Geräte durch ein Mobiltelefon oder einen Webbrowser gesteuert werden, dann ist ein IP-Gateway zwingend erforderlich.
  • Batteriebetriebene Geräte können keine Z-Wave-Nachrichten weiterleiten und bauen damit kein vermaschtes Netz auf. Damit ist die Funkreichweite und Übertragungssicherheit beschränkt. Es ist daher sehr zu empfehlen, eine Mindestanzahl von netzbetriebenen Geräten im Z-Wave Funknetz zu platzieren, um eine hohe Funkstabilität zu erreichen.

5.1.3  Funk-Wandschalter versus Schalteinsätze

Um Licht- und Jalousieschalter und andere in Wanddosen montierte Elektrik für das intelligente Haus nachzurüsten, existieren zwei grundsätzliche Lösungsansätze:

  1. Der entsprechende Wandschalter wird durch einen neuen mit Funktechnik ausgerüsteten Schalter ersetzt.
  2. Der alte analoge Schalter bleibt installiert, steuert aber nur noch einen hinter diesen Schalter positionierten Funk- Schalteinsatz, der die eigentliche Schaltfunktion ausführt.

Der Einbau beider Produkte erfolgt in der in Zentraleuropa standardisierten Wanddose mit 60 mm Durchmesser. [3]
Diese Dosen existieren in drei Versionen: 35 mm tief nur für Steckdosen, 45 mm tief für normale Schalter in Beton- und Ziegelwänden sowie 65 mm tief für Trockenbauwände.
Für diese 60 mm-Wanddosen bieten in Europa die Firmen Popp und Co. und Schneider Elektrik entsprechende Wandschalter in verschiedenen Designs an. Der Marktführer in Europa für Schalteinsätze (hinter dem Schalter montiert) ist das polnische Unternehmen Fibaro. Alternativangebote kommen von einigen asiatischen Herstellern.

Abbildung 5.1: Aufbau eines Funk-Wandschalters

Abbildung 5.1: Aufbau eines Funk-Wandschalters

Um einen Schalteinsatz hinter einem bereits installierten Schalter zu positionieren, muss entsprechend Platz vorhanden sein. Normale elektrische Schalter benötigen eine Einbautiefe von 28 mm (DIN Norm), was den Einbau der minimal 17 mm hohen Schalteinsätze von Fibar und Philio nur in 65 mm tiefen Dosen ermöglicht. Ein Einbau in der 45 mm Dose wäre theoretisch möglich – ist in der Praxis aber nur mit größten Mühen und nur bei perfekt liegenden und entsprechend gekürzten Kabeln sinnvoll. Einbauschalter wie von Popp und Co. sind insgesamt nur 28 mm tief und können damit in jede Wanddose eingebaut werden, sogar in die nur für Steckdosen vorgesehenen Typen mit 35 mm Tiefe.
Abbildung 5.2: Positionierung eines Schalteinsatzes zwischen Originalschalter (links) in Schaltdose (rechts)

Abbildung 5.2: Positionierung eines Schalteinsatzes zwischen Originalschalter (links) in Schaltdose (rechts)

Die intuitive Bedienung von Dimmern und Motorsteuerungen für Jalousien oder Markisen entspricht der Bedienung von Fensterhebern im Auto. Es existiert eine neutrale Stellung ohne Funktion. Ein kurzer Klick auf den oberen oder unteren Teil des Schalters fährt den Motor in die eine oder andere Endlage (entspricht Dimmer aus oder Dimmer auf 100 %). Wird die Wippe gedrückt gehalten, fährt der Motor in die jeweilige Richtung und bleibt beim Loslassen der Wippe stehen (Der Dimmer dimmt auf oder ab und stoppt beim Loslassen). Funk-Einbauschalter realisieren diese Funktionen in genau der gleichen Weise.
Schalteinsätze werden aber in der Regel durch bistabile Kippschalter gesteuert. Hier muss das Steuerverhalten mühsam emuliert werden. Dafür existieren zwei Varianten, von denen keine perfekt ist. Eine Wippenposition des Schalters wird als Ruhelage und eine als Schaltimpuls (Emulation des gedrückten Tasters) definiert. Das Schalten des Verbrauchers erfolgt dann mittels ’toggeln’. Ein- und sofortiges Ausschalten führt dabei zu einem Umschalten des Schalters (Ein nach Aus oder Aus nach Ein). Das Verweilen auf der ’Ein’-Position kann zur Emulation des ’Halte gedrückt zum Dimmen’ genutzt werden. Damit kann zwar ein Dimmer gedimmt werden,  das unerwartete Verhalten eines Kippschalters führt aber gerade bei Gästen und Familienmitgliedern zu großer Irritation.
In der Regel wird daher schlicht die Wippenposition als Schaltposition gewertet. Die Einschaltposition schaltet das Gerät ein und die Ausschaltposition schaltet das Gerät aus. Dies entspricht dem intuitiv erwarteten Verhalten eines normalen Wandschalters, ermöglicht jedoch kein Dimmen und keine direkte Positionierung einer Jalousie. Dimmer und Jalousien können mit der Schaltwippe nur im Ein/Aus-Modus betrieben werden.
Diesen beiden gravierenden Nachteilen der Schalteinsätze steht ein großer Vorteil gegenüber. Das Design des Wandschalters mit Rahmenformat und Farbe bleibt unverändert.
Sind Funk-Einbauschalter in dem bereits in der Wohnung bei Schaltern und Steckdosen vorhandenen Design vorhanden, kann der Originalschalter ohne Probleme ersetzt werden. Ist ein solches Design nicht verfügbar, muss der Anwender gegebenenfalls damit leben, dass Steckdosen und Schalter über unterschiedliche Designs verfügen.
Aus den dargestellten Punkten lassen sich folgende Richtlinien ableiten.
Funk-Wandschalter sind zu empfehlen:

  1. In 35 mm oder 45 mm Wanddosen  oder
  2. Bei Neuinstallation  oder
  3. Vorhandensein des installierten Designs als Funk-Schalter  oder
  4. wenn Wert auf lokales Dimmen oder Jalousiesteuern gelegt wird.

Schalteinsätze sind zu empfehlen bei:

  1. 65 mm Wanddosen  und
  2. wenn kein Wert auf direktes Dimmen und Jalousiesteuern per Wippe gelegt wird  und
  3. Nachrüsten einer bestimmten Schalterserie.

5.1.4  Inklusion aller Geräte in ein gemeinsames Netz

Solange es keine speziellen Anforderungen oder sehr viele Geräte im Haus gibt, werden alle Geräte in ein einziges Z-Wave-Netz inkludiert. Ein Z-Wave-Netz kann bis zu 232 Geräte managen. Typische Netzwerkgrößen für Einfamilienhäuser oder Wohnungen liegen jedoch bei 50 bis 100 Geräten. Damit ist viel Raum für zukünftige Erweiterungen gegeben.
Ein Z-Wave-Netz wird durch eine Steuerung aufgebaut. Es gibt immer einen zentralen Primär-Controller, der für das Netzwerk verantwortlich ist. Wird ein IP-Gateway eingesetzt, so ist dieses Gateway der natürliche Kandidat für diese Rolle. Seine bequeme Nutzerschnittstelle über den Webbrowser ermöglicht eine bequeme und fehlerarme Konfiguration und meistens sind auch entsprechende Datensicherungsoptionen vorhanden – für den Fall, dass etwas schief läuft.
Wird kein IP-Gateway verwendet, kann jeder andere Controller als Primär-Controller eingesetzt werden. Es ist auch möglich, diese Rolle zwischen verschiedenen Controllern hin- und herzuschieben.
Während des Aufbaus und der Konfiguration eines Netzes kann es sogar von Vorteil sein, einen anderen mobilen Controller als Primär-Controller arbeiten zu lassen. Alle Inklusionen können bequem und mobil mittels einer Fernbedienung gemacht werden, die nach erfolgten Inklusionen die Rolle des Primär-Controllers an ein stationäres IP-Gateway abgibt. Dies kann allerdings dazu führen, dass das IP-Gateway alle inkludierten Geräte erneut konfigurieren muss. Insbesondere die Einstellung des Zielgerätes für die Aufweck-Benachrichtigung (englisch Wakeup Notification) ist eine kritische Einstellung. Hier muss eventuell jedes batteriebetriebene Gerät erneut manuell geweckt werden. Der Einsatz eines mobilen Controllers ist daher nur bei Netzen ohne Batteriegeräte mit Aufweckfunktion zu empfehlen. Ein vorhandener SIS-Controller im Netz löst das Problem teilweise.
Ein Controllerwechsel kann auch genau anders herum durchgeführt werden. Ein IP-Gateway oder eine Z-Wave-Steuersoftware auf einem PC mit Z-Wave-USB-Stick kann beim Einrichten und Konfigurieren des Netzes sehr gute Dienste leisten. Der USB-Stick enthält danach die komplette Netzinformation.

5.1.5  Arten von Inklusion

Inklusion

Der grundlegende Prozess der Inklusion ist in Kapitel 3.1.3 beschrieben.

  • Der Controller befindet sich im Inklusionsmodus.
  • Das Gerät, das in das neue Netz inkludiert werden soll, befindet sich im Auslieferungszustand oder wurde vorher zurückgesetzt.
  • Je nach unterstütztem Inklusionsmodus existieren verschiedene Möglichkeiten, die Inklusion am Gerät zu bestätigen:
  1. Die bequemste Art ist die Autoinklusion. Hier genügt es, das Gerät mit Strom zu versorgen. Im Allgemeinen wird das Gerät ca. 30 Sekunden lang auf ein Inklusionskommando von einem Controller warten und die Inklusion bestätigen, wenn es noch nicht in einem anderen Netz inkludiert wurde.
  2. Bei der netzweiten Inklusion (englisch Network Wide Inklusion) kann sich das neue Gerät irgendwo im Haus befinden, so lange es eine Funkverbindung zu einem einigen bereits im Netz befindlichen Gerät aufweist.
  3. Bei der normalen Standard-Inklusion muss sich das neue Gerät in direktem Funkkontakt zum Controller binden.
  4. Bei der – mittlerweile veralteten und nur noch bei sehr alten Geräten verwendeten sogenannten Low Power-Inklusion muss das neue Gerät in direkte physische Nähe zum Controller gebracht werden.
  • Technisch gesehen sendet das neue Gerät einen Node Information Frame aus, der die Inklusion bestätigt und die Inklusion abschließt.

Als Z-Wave ursprünglich entwickelt wurde, überwogen bei den Entwicklern die Sicherheitsbedenken, so dass die Inklusion mit einer hohen Hürde versehen wurde – der ’Low Power’-Inklusion. Im Laufe der Jahre zeigten die Erfahrungen im Feld, das diese Sicherheitsbedenken unbegründet waren aber auf der anderen Seite die Bequemlichkeit und Einfachheit eine immer größere Bedeutung gewann. Daher wurde zuerst mit der Standard-Inklusion der Zwang von der direkten räumlichen Nähe zum Controller aufgegeben und später mit der netzweiten Inklusion auf die Erfordernis, ein Gerät wenigstens in direkter Funkverbindung zum Controller zu haben.
Wandcontroller oder Fernbedienungen besitzen in der Regel eine spezielle Taste zur Inklusion oder spezielle Tastenkombinationen oder Tastendrucksequenzen. Ein Beispiel für einen Wandcontroller mit spezieller Inklusions-Taste zeigt Abbildung 5.3.
Der Inklusionsmodus wird meist durch eine blinkende LED oder in einer anderen sinnvollen Art angezeigt. Erfolgt keine weitere Aktion, wird der Inklusionsmodus nach einer bestimmten Zeit – in der Regel 10…30 Sekunden – automatisch beendet.
 
Erkennt der Controller erfolgreich ein neues Gerät, erfolgt ebenfalls eine Bestätigung per LED-Blinken oder einer anderen Darstellungsform. Je nach Hersteller wird der Inklusionsmodus danach beendet oder bleibt aktiv. Im Gerätehandbuch des Controllers wird dieses Verhalten beschrieben.

Abbildung 5.3: Wandcontroller mit speziellen Tasten zum Netzmanagement

Abbildung 5.3: Wandcontroller mit speziellen Tasten zum Netzmanagement

Gateways folgen dem gleichen Prozess. Sie bieten an einer graphischen Schnittstelle einen virtuellen Inklusion-Taster und zeigen den Zustand des Controllers ebenfalls an. Abbildung 5.4 zeigt ein Beispiel einer Z-Wave Steuersoftware mit einen Hinweis auf den gerade aktiven Inklusionsmodus.
Abbildung 5.4: Beispiel für den Inklusionsdialog in einer PC-Software

Abbildung 5.4: Beispiel für den Inklusionsdialog in einer PC-Software

Auto-Inklusion Das neue Gerät muss die Inklusion bestätigen. Dies muss immer durch eine physische Aktion direkt am Gerät erfolgen. Es existieren verschiedene Wege, wie diese Bestätigung erfolgen kann.

  • Erstmaliges Versorgen des Gerätes mit Strom. Dieses Verfahren wird auch als Auto-Inklusion bezeichnet, weil keine zusätzliche Aktion am Gerät benötigt wird.
  • Einfacher Klick auf einen Taster am Gerät;
  • Dreifacher Klick auf einen Taster innerhalb einer bestimmten Zeit. Diese Zeit ist herstellerabhängig und liegt zwischen 1…3 Sekunden. Ein üblicher Wert ist 1.5 Sekunden;
  • Gedrückthalten einer Taste für eine bestimmte Zeit.

Z-Wave schreibt nicht vor, in welcher Weise die Inklusion zu bestätigen ist. Es ist lediglich vorgeschrieben, dass eine Inklusion erfolgen muss und dass der Prozess dafür im Handbuch zu dokumentieren ist.
Die Autoinklusion und der Einfach- bzw. Dreifach-Klick auf eine Taste haben sich als übliche Praxis bei der Mehrzahl der Geräte durchgesetzt. Trotzdem gibt es immer wieder Hersteller, die exotische Verfahren zur Inklusion in ihre Geräte einbauen. Erst mit Z-Wave Plus – siehe Abschnitt 4.7 – ist eine weitere Vereinheitlichung des Inklusionsprozesses durch Standardisierung durchgesetzt worden.
Der Blick ins Handbuch bleibt daher bei neuen unbekannten Geräten unerlässlich. Anhang 9 nennt eine Quelle für standardisierte Handbücher europäischer Geräte, die gleich in der Schnellstartanleitung den Inklusionsprozess beschreiben und gleichzeitig auch angeben, welche der oben genannten Inklusionsverfahren vom Gerät unterstützt werden.
Abbildung 5.5 zeigt ein Beispiel für eine Beschreibung eines Inklusionsprozesses in einem Geräte-Handbuch.

Abbildung 5.5: Beispiel für ein Handbuch, das den Inklusionsprozess beschreibt

Abbildung 5.5: Beispiel für ein Handbuch, das den Inklusionsprozess beschreibt

Es gibt eine Reihe von Gründen, warum eine Inklusion nicht erfolgreich ist. Der mit Abstand häufigste Grund für das Fehlschlagen einer Inklusion ist, dass das betreffende Gerät bereits in einem anderen Netz inkludiert war.
Sollte sich also ein Gerät nicht inkludieren lassen, ist es sehr ratsam, das Gerät zuerst mittels eines Controllers zu exkludieren. Damit wird gleichzeitig eine Reset durchgeführt. Geräte können beliebig oft hintereinander exkludiert werden. Die Exkludierung eines bereits exkludierten Gerätes wird jedoch zu keiner Veränderung des Gerätestatus mehr führen. Die Exklusion eines Gerätes kann von jedem Controller aus durchgeführt werden und nicht nur von dem Controller, der das Gerät vorher inkludiert hatte.

5.1.6  Inklusion von Controllern

Reinklusion

Die Inklusion eines Controllers durch einen anderen Controller entspricht für den Nutzer der Inklusion eines normalen Gerätes. Auf Netzwerkebene werden jedoch weitere Daten zwischen dem inkludierenden und dem inkludierten Controller ausgetauscht, da der neue Controller zwar kein Primär-Controller aber dennoch als vollwertiger (Sekundär)-Controller mit entsprechendem Wissen um die Netztopologie im neuen Netzwerk arbeitet. Daher wird der Prozess auch mitunter als Controller-Replikation bezeichnet. Abbildung 5.6 zeigt einen solchen Prozess.
Ein Controller kann als Primär-Controller sowohl selbst Geräte inkludieren als auch als Sekundär-Controller in ein anderes Netz inkludiert werden. Diese beiden Vorgänge müssen sauber voneinander getrennt werden. Wenn ein Controller über eine Taste ’Inclusion’ verfügt, meint diese Taste in der Regel die Inklusion anderer Geräte. Die Funktion, in ein anderes Netz inkludiert zu werden, wird in Z-Wave auch als ’Lern-Modus’ (Learn Mode) bezeichnet. Das Handbuch des Controllers muss Informationen über beide Betriebs-Modi enthalten.
Abbildung 5.6 zeigt den Prozess des Inkludierens eines Controllers in das Netz eines anderen Controllers. Es ist ebenfalls möglich, einen neuen Controller in ein bestehendes Netz zu inkludieren und diesem gleichzeitig die Rolle des Primär-Controllers zuzuweisen. Dieser Prozess wird in Z-Wave als Primär-Controller-Wechsel bzw. alsPrimary ChangePrimary Shift oder Controller Shift bezeichnet.
Primary Change
Der alte Controller startet dabei keinen normalen Inklusionsprozess sondern eben den Primär-Controller-Wechsel. Dieser folgt dem Muster des normalen Inklusionsmodus mit entsprechender Signalisierung und Timeout. Der neue Controller bestätigt den Prozess genau wie die normale Inklusion als Controller mittels des Lern-Modus. Abbildung 5.7 zeigt eine Nutzerschnittstelle zum Start eines Primär-Controller-Wechsels.

Abbildung 5.6: Controller-Replikation

Abbildung 5.6: Controller-Replikation

Abbildung 5.7: Beispiel für die Primärcontroller-Wechsel

Abbildung 5.7: Beispiel für die Primärcontroller-Wechsel

Kommt der Prophet zum Berg oder der Berg zum Prophet?

In Kapitel 3.5.3 wurden die beiden grundlegenden Methoden zur Organisation eines vermaschten Netzes vorgestellt: Explorer Frames und ein Statischer Update-Controller (SUC).
Um die Vorzüge der Explorer Frames zu nutzen, müssen die folgenden Voraussetzungen erfüllt sein:

  • Das betreffende Gerät muss Explorer Frames unterstützen und
  • der zentrale Controller muss Explorer Frames unterstützen und
  • zwischen dem betreffenden Gerät und dem Controller existiert mindestens eine Route, die nur über Geräte mit Explorer Frame-Support führt.

Ist eine dieser Voraussetzungen nicht erfüllt, muss das betreffende Gerät in direkte Funkverbindung zur Inklusion in direkte Funkverbindung mit dem Controller gebracht werden. Befindet sich die Montageposition des neuen Gerätes nicht in direkter Funkverbindung zum Controller, existieren zwei Lösungswege:

  1. Das neue Gerät wird in die Nähe des Controllers gebracht, dort inkludiert und danach an seiner endgültigen Position montiert.
  2. Das neue Gerät wird erst an seiner Position montiert und danach von einem mobilen Controller inkludiert.

Option (1) bedeutet eine Änderung des Netzwerkes direkt nachdem ein neues Gerät inkludiert wird. Alle Routen, an denen das neue Gerät beteiligt sind – d.h. Routen fremder Geräte und alle eigenen Routen – stimmen nach der Ortsveränderung des neu inkludierten Gerätes nicht mehr. Daher muss in diesem Fall nach der Montage des neuen Gerätes eine komplette Netzwerk-Reorganisation erfolgen bei der alle Routen des Netzes neu ermittelt und in allen Geräten mit Routeninformation gespeichert werden. Eine Netzwerk-Reorgansiation wird bei netzbetriebenen Geräten immer erfolgreich sein, kann jedoch aus Gründen, die in Abschnitt 3.5.3 bekannt wurden, bei batteriebetriebenen Geräten fehlschlagen. Diese Option ist damit zwar naheliegend aber nicht in allen Fällen zwingend erfolgreich.
Für Option (2) wird ein mobiles IP-Gateway benötigt. Zusätzlich bleibt das Management batteriebetriebener Geräte eine Herausforderung, da die Route zum Controller direkt nach Inklusion wiederum falsch ist und nachträglich korrigiert werden muss. Zumindest sind die Nachbarschaftsbeziehungen des neuen Gerätes korrekt hinterlegt, so dass eine fehlgeschlagene Kommunikation mit dem Gateway leichter korrigiert werden kann. Das populäre IP-Gateway VERA von Micasaverde ist ein Beispiel für ein derartiges mobiles Gateway. Es verfügt über eine Batterie, um es für Inklusionen herumtragen zu können.

Was passiert, wenn ich SUC und Explorer Frame überhaupt nicht beachte?

In 99% aller Fälle wird gar nichts passieren und das Netz funktioniert einfach korrekt. Allerdings sind es nach dem Gesetz von Murphy (Alles was schief laufen kann, läuft schief) genau das 1 % der Fälle, das im entscheidenden Moment zum Problem wird. Es ist daher zu empfehlen, beim Netzaufbau zumindest zu wissen, ob das Netz nach dem SUC- oder dem Explorer-Prinzip betrieben wird.

5.1.7  Probleme batteriegespeister Geräte

Die große Herausforderung batteriebetriebener Geräte mit Aufweck-Intervall (trifft nicht auf Geräte mit FLIRS-Technik zu) ist ihr Tiefschlafzustand. In diesem Zustand ist das betreffende Gerät für andere Z-Wave-Geräte quasi unsichtbar und damit ist nicht eindeutig bestimmbar, ob das Gerät existiert oder defekt ist. Ein Tastendruck sollte das Gerät aber in jedem Falle aufwecken und dieses Aufwecken sollte in einer Information an den Controller folgen. Leider gibt es im Zusammenhang mit batteriegespeisten Geräten immer noch recht seltsame Implementierungen, die regelmäßig zu Irritationen beim Nutzer führen. Die neue Z-Wave Plus-Spezifikation – siehe Abschnitt 4.7 – schafft auch hier klare Verhältnisse und unterbindet allzu seltsames Verhalten. Zu diesen gehören:

  • Geräte gehen nach der Inklusion nicht automatisch in den Tiefschlafmodus. Ist der Controller aus irgendeinem Grund daran gehindert, das betreffende Gerät in den Tiefschlaf zu versetzen, wird die Batterie sehr schnell entladen sein. Eine entsprechende Abschätzung zur Batterielebensdauer findet sich in Abschnitt 4.2.4. Z-Wave Plus legt fest, dass ein Gerät spätestens nach 10 Sekunden Inaktivität in den Tiefschlafmodus schalten muss.
  • Ein Gerät bleibt nach dem Einlegen der Batterie wach und wartet auf die Inklusion. Erfolgt diese nicht, wird die Batterie ebenfalls sehr schnell entladen sein.
  • Ist kein korrektes Aufweck-Intervall konfiguriert, geht das Gerät entweder gar nicht in den Tiefschlaf oder es weckt nicht wieder auf. bzw. es sendet aus Mangel an Information über den Empfänger der Aufweck-Benachrichtigung keine entsprechende Nachricht aus.

Obwohl Geräte mit nicht zweckdienlichem Aufweckverhalten nahezu vom Markt verschwunden sind und alle neuen Geräte während der Zertifizierung auf ein korrektes Aufweckverhalten getestet werden, sollten zur Sicherheit folgende Hinweise beachtet werden:

  1. Ein Gerät sollte sofort nach dem Einlegen der Batterie inkludiert werden. Es ist sicherzustellen, dass ein korrektes Wakeup-Intervall und ein korrekter Empfänger der Aufweck-Benachrichtigung eingestellt wird, bevor das Gerät das erste Mal in den Tiefschlaf fällt.
  2. Falls viele Konfigurationen durchzuführen sind, kann ein kurzes Aufweck-Intervall für mehr Bequemlichkeit und effektivere Konfiguration sorgen. Alternativ muss ein Gerät immer manuell geweckt werden, wenn eine Konfiguration übergeben werden soll. Nach Beendigung der Konfiguration sollte dann ein längeres batterieschonendes Aufweck-Intervall gewählt werden.
  3. Immer nur ein batteriebetriebenes Gerät inkludieren und danach konfigurieren.
  4. Das optimale Aufweck-Intervall ist ein Kompromiss zwischen zwei gegensätzlichen Zielen:
  • Ein sehr langes Aufweck-Intervall verlängert die Batterielebensdauer. Es entstehen aber Probleme, wenn das Netz neu organisiert werden muss. Der Controller, der das Netz organisiert, wird dann über einen langen Zeitraum nichts von dem betreffenden Batterie-Gerät empfangen. Dies verzögert die Netzneuorganisation. Weiterhin können bestimmte Statusvariablen wie eine Temperatur gegebenenfalls schon veraltet sein bevor ein neuer Wert abgefragt werden kann. Dieses Problem kann durch selbständiges Aussenden von aktualisierten Messwerten bei Werteänderungen gelöst werden. Diese Funktion wird jedoch nicht von allen Sensoren unterstützt.
  • Ein kurzes Aufweck-Intervall ermöglicht einem Controller, die Batteriegeräte besser zu managen. Das geht jedoch auf Kosten der Batterielaufzeit.
  1. Das Aufweck-Intervall muss innerhalb des erlaubten Wertebereiches liegen. Moderne Z-Wave-Geräte stellen die obere und die untere Schranke des   Aufweck Intervalls sowie einen vorgeschlagenen Wert innerhalb der Wakeup-Kommandoklasse per Funk zur Verfügung. Hier kann davon ausgegangen werden, dass ein Controller eine korrekte Konfiguration wählt. Ältere Geräte beschreiben die Grenzen nur in ihrem Benutzerhandbuch. Übliche Aufweck-Intervalle liegen zwischen 5 Minuten bis mehreren Tagen. Ein guter Kompromiss liegt bei 15 Minuten.

5.1.8  Konfiguration

Konfiguration

Der zweite Schritt nach der Inklusion ist die Konfiguration der Geräte. Ursachen und Möglichkeiten der Konfiguration von Z-Wave-Geräten sind in Kapitel 4.2.3beschrieben. In Abhängigkeit von ihrer Stromversorgung reagieren Z-Wave-Geräte unterschiedlich auf Konfigurations-Kommandos:

  • Netzbetriebene Geräte: Änderungen der Konfiguration werden sofort nach Speichern und Absenden an das Gerät aktiv.
  • FLIRS-Geräte: Änderungen der Konfiguration werden sofort nach Speichern und Absenden an das Gerät aktiv
  • Batteriegespeiste Geräte mit Aufweck-Intervall Änderungen der Konfiguration werden erst nach dem nächsten Aufwecken wirksam. Dies gilt auch für eine Änderung des Aufweckintervalls selbst. Es ist möglich, durch manuelles Aufwecken die Konfigurationsänderungen sofort wirksam werden zu lassen.
  • Batteriegespeiste Controller (ohne Aufweck-Intervall): Änderungen der Konfiguration werden nur nach einem manuellen Aufwecken des Gerätes wirksam.

5.1.9  Assoziationen und Szenen

Assoziationen

Es ist möglich, eine Automatisierung mittels Assoziationen und mittels im Controller gespeicherter Szenen zu vermischen. Es wird allerdings empfohlen, sich auf eine Art der Automatisierung zu konzentrieren und die jeweils andere Art nur bei konkretem Bedarf zu ergänzen.
Assoziationen sind sehr sinnvoll bei einfachen Steuer-Beziehungen wie zum Beispiel Bewegungsmelder Licht. Eine solche Beziehung kann auch über eine Szene gesteuert werden, bei deren Ausführung das Licht gesteuert wird und die über den Bewegungsmelder aktiviert wird. Die direkte Steuerung bringt hier aber viele Vorteile:

  • Die Assoziation funktioniert auch, wenn der Controller ausgefallen ist.
  • Es werden weniger Funkkommandos benötigt.
  • Die Ausführung erfolgt wahrscheinlich schneller, da kein verzögernder Controller dazwischengeschaltet ist.

Wie bei Konfigurationen werden auf Änderung der Assoziationseinstellungen bei batteriebetriebenen Geräten erst nach dem nächsten Aufwecken des Gerätes mit der entsprechenden Assoziationsgruppe wirksam. Nähere Informationen zum unterschiedlichen Verhalten von Geräten stehen in Kapitel 5.1.8.

5.2  Hausaufgaben – wie entsteht ein stabiles Funknetz

Z-Wave ist eine recht robuste Funktechnologie, die sich sogar selbständig an veränderte Umgebungsbedingungen anpasst. Trotzdem sollten einige Regeln beachtet werden, um das eigene Funknetz stabil und funktionsfähig zu halten.

5.2.1  Funkschicht

Nachfolgend einige Tipps, um eine stabile Funk-Kommunikation zu erreichen und zu erhalten:

  • Vermeiden sie den Einsatz von Wanddosen aus Metall, wenn durch Z-Wave Wandschalter eingebaut werden sollen. Es ist möglich, Z-Wave-Wandschalter direkt in Metalldosen einzubauen (Einige Produkte von englischen Herstellern sind sogar speziell für einen solchen Einsatz optimiert) aber es wird immer zu einer reduzierten Funkreichweite führen.
  • Prüfen und berechnen sie die effektive Funkreichweite entsprechend Abschnitt 2.3 und berücksichtigen Sie insbesondere mögliche Probleme durch Abschattungen, Reflektionen und Interferenzen.  Vermeiden Sie Positionen im Abstand kleiner als 30 cm zu großen Metallstrukturen wie Kühlschränken etc..
  • Aus der Tatsache, dass ein Z-Wave-Netz bei der Installation korrekt gearbeitet hat, folgt leider nicht, dass dies auch in Zukunft der Fall sein wird. Die Funksituation in einem Haus oder einem Raum kann sich schon durch kleine Änderungen wie dem Öffnen oder Schließen einer Tür maßgeblich ändern. Z-Wave kann sich meist mit eigenen Mitteln automatisch und ohne Nutzereingriff an eine neue Situation anpassen, aber leider nicht immer.

Viele Installationswerkzeuge oder die Z-Wave-Steuersoftware stellen die Tabelle der Nachbarschaftsbeziehungen im Z-Wave-Netz grafisch dar. Aus einer solchen Darstellung ist ersichtlich, welche Geräte in welcher Funknachbarschaft sind.

5.2.2  Z-Wave Netzwerkfunktion und Routing

Um ein stabiles und verzögerungsarmes Z-Wave-Netzwerk zu betreiben sollten ebenfalls einige grundlegende Regeln beachtet werden:

  • Permanente Versuche der Funkkommunikation mit nicht mehr vorhandenen Geräten sind zu vermeiden.
  • Unnötiger Funkverkehr sollte vermieden werden um den Funkkanal für wichtige und zeitkritische Nachrichten freizuhalten.

Dies führt zu folgenden Empfehlungen:

Abbildung 5.8: Nutzerschnittstelle zum individuellen Polling von Geräten

Abbildung 5.8: Nutzerschnittstelle zum individuellen Polling von Geräten

  1. Immer wenn ein Gerät nicht mehr per Funk erreichbar ist, sollte es aus der Netzkonfiguration entfernt werden. Dies trifft auf Geräte zu, die nicht mehr mit Strom versorgt sind oder sich außerhalb der Funkabdeckung des Z-Wave-Netzes befinden. Ansonsten entsteht unnötiger Datenverkehr, wenn das Netz verschiedene Alternativrouten testet, um das Gerät doch noch zu erreichen.
  2. Wenn ein Gerät offensichtlich defekt ist, muss es ebenfalls aus der Netzkonfiguration entfernt werden. Das Netzwerk wird ein solches Gerät nach mehreren erfolglosen Kommunikationsversuchen als defekt erkennen. Es bleibt aber in der Netzkonfiguration erhalten und muss vom Controller durch eine manuelle Aktion entfernt werden.
  3. Das Entfernen eines Gerätes – entweder durch Exklusion oder durch manuelles Entfernen eines als defekt erkannten Gerätes führt in der Regel nicht dazu, dass dieses Gerät auch aus den Assoziationsgruppen aller Geräte im Netz entfernt wird, wo es vorher eingetragen war. Als Resultat werden diese Geräte ebenfalls versuchen, weiter mit dem Gerät zu kommunizieren und damit die Funkkommunikation insgesamt verlangsamen. Nicht mehr existente Geräte sind also auch aus den Assoziationsgruppen zu entfernen. Am einfachsten geht dies mit einer Netzreorganisation.
  4. Wechselt ein Gerät innerhalb des Netzes seinen Standort, sollte zur Sicherheit ebenfalls eine Netzreorganisation durchgeführt werden.
  5. Sehr lange Routen durch das Netz sollten wenn möglich vermieden werden. Z-Wave erlaubt (siehe dazu Kapitel 3.2) bis zu vier Router auf einem Weg vom Sender zum Empfänger. Erfahrungen zeigen, dass Routen mit mehr als zwei Zwischenschritten dazu tendieren, instabil zu werden.
  6. Das ständige Abfragen von Geräten durch einen Controller- auch Polling genannt – ist je nach Anwendung mehr oder weniger notwendig aber immer eine hohe Belastung für das Funknetz. Eine hohe Polling-Frequenz ermöglicht, dass Statusinformationen im Controller stets aktuell gehalten werden. Dies erfordert aber den Transport vieler Datenpakete, so dass Polling vorsichtig und selektiv eingesetzt werden sollte. Einige Controller ermöglichen nur ein generelles Einstellen des Polling-Intervals während andere Controller sogar eine geräteindividuelle Einstellung des Intervals ermöglichen. Abbildung 5.8 zeigt die Nutzerschnittstelle des Controllers VERA mit der Möglichkeit, für Geräte eine individuelle Polling-Frequenz zu bestimmen.
    1. Wählen Sie ein sinnvolles Poll-Intervall. Es ist nicht zu empfehlen, öfters als einmal pro Minute zu pollen, Ein 5 Minuten Intervall ist ein sinnvoller Kompromiss.
    2. FLIRS-Geräte sollen nicht gepollt werden!
    3. Wenn verfügbar sollten Geräte so konfiguriert werden, dass sie selbständig und ohne Anforderungen durch den Controller Messwertaktualisierungen senden.
    4. Sensorwerte ändern sich öfters und weniger vorhersagbar wie Zählerwerte. Zählerwerte, die einen Verbrauch wie Gas, Elektroenergie oder Wasser aufsummieren sollten maximal einmal pro Stunde oder noch seltener gepollt werden.
    5. Wenn bereits durch eine Kommandoklasse der Status eines Gerätes ermittelt wird – zum Beispiel durch die Switch Binary Klasse – dann muss eine andere Kommandoklasse – zum Beispiel Basic – gar nicht mehr gepollt werden. Sie würde nur den gleichen Wert zurückliefern.

Eine Netzwerkreorganisation ist die beste Methode, ein stabiles Funknetz zu erhalten. Dabei werden alle Nachbarschaftsbeziehungen zwischen Geräten neu erfasst und defekte Geräte erkannt. Eine Reorganisation sollte nach jeder Änderung des Netzes, also bei Inklusion, Exklusion, Entfernung defekter Geräte, Standardwechsel eines Gerätes durchgeführt werden. Eine regelmäßige Reorganisation ist darüber hinaus zu empfehlen, um immer die besten Routen im Netz zu nutzen.
Die wichtigsten Punkte dieser langen Liste an Empfehlungen können wie folgt zusammengefasst werden:

  • Vermeiden Sie wenn möglich Metallstrukturen näher als 30 cm vom Z-Wave-Gerät.
  • Nutzen Sie moderne Z-Wave-Geräte mit Explorer Frame so weit wie möglich.
  • Entfernen Sie alle nicht mehr genutzten oder defekten Geräte aus dem Netzwerk (durch Exklusion) und auch aus allen Assoziationsgruppen.
  • Führen Sie regelmäßig eine Netzreorganisation durch.

5.3  Bekannte Probleme und Lösungen

Im Allgemeinen ist Z-Wave eine überraschend stabile und einfach zu nutzende Technologie. Es muss allerdings beachtet werden, dass Z-Wave schon viele Jahre im Markt ist und von verschiedensten Firmen aus verschiedensten Branchen genutzt wird. Dies führt zu unterschiedlichen Sichtweisen auf Anwendungen und Probleme und diese spiegeln sich nicht zuletzt in unterschiedlicher Qualität der Produkte und der dazugehörenden Dokumentation wieder.
Z-Wave garantiert Interoperabilität aber nicht Qualität.
Die folgenden Abschnitte geben daher einen Überblick über typische Probleme im Umgang mit Z-Wave.

5.3.1  Sprachverwirrung

Die Z-Wave Alliance fordert im Rahmen der Zertifizierung die Verwendung einiger vorgegebener Grundbegriffe in Z-Wave.

  • Inklusion und Exklusion
  • Assoziation
  • Vermaschung und Routing

Diese Begriffe sind in englischer Sprache definiert und es obliegt dem einzelnen Hersteller, diese in lokale Sprache zu übersetzen. Die nichtenglischen Handbücher werden jedoch nicht von der Z-Wave Alliance zertifiziert und bieten damit allerhand Stoff für Irritationen. Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Dokumentation von Produkten recht einfach. Sie können unmöglich komplett unterschiedliche Anforderungen an Dokumentation durch unterschiedliche Nutzergruppen abdecken. Ein Handbuch für Programmierer wird Begriffe anders verwenden als eine Installationsanleitung für Elektriker. Auch dies fördert Missverständnisse.
Die im Anhang 9 angegebene Webseite mit Handbüchern verfolgt das Ziel, Benutzerdokumentationen für die wichtigsten europäischen Produkte in deutscher Sprache und in einer einheitlichen Struktur zur Verfügung zu stellen.

5.3.2  Verwechslung von Funktionen

Um die Benutzung von Z-Wave-Geräten zu vereinfachen, haben manche Hersteller – besonders von Fernbedienungen – die Schritte Inklusion und Assoziation in einem einzigen Schritt miteinander verbunden. Diese Produkte ermöglichen dann die Inklusion eines neuen Gerätes in eine Gruppe. Dies ist die Beschreibung zum Setzen einer Assoziation. Erfahrene Nutzer werden hier den ersten Schritt – die Inklusion vermissen und sind verwirrt. Die Kombination aus zwei ohnehin nacheinander durchzuführenden Schritten ist keine schlechte Idee – sie muss nur entsprechend beschrieben werden.

5.3.3  Keine Vorwärts-Kompatibilität

Das Kernversprechen von Z-Wave ist seine Interoperabilität und in der Tat ist es beeindruckend, wie viele unterschiedliche Geräte von unterschiedlichen Herstellern gemeinsam in einem Netz arbeiten können. Erreicht wird dies unter anderem durch eine strikte Rückwärts-Kompatibilität der Produkte. Wird eine Erweiterung des Standards vorgeschlagen, dann ist es zwingend erforderlich, dass weiterhin alle bestehenden Funktionen unterstützt werden.
Abbildung 5.9 zeigt das erste Z-Wave-Gerät aus dem Jahre 2004, dass für Europa produziert wurde. Dieses Gerät wird mittlerweile nicht mehr verkauft, funktioniert aber immer noch in modernen Netzen.

Abbildung 5.9: Erstes europäisches Z-Wave-Produkt von ACT aus dem Jahre 2004

Abbildung 5.9: Erstes europäisches Z-Wave-Produkt von ACT aus dem Jahre 2004

Die Rückwärts-Kompatibilität ist jedoch eine Einbahnstraße und es existiert keine Vorwärtskompatibilität. Dies würde bedeuten, das ein Produkt heute schon Funktionen unterstützt, die erst in einigen Jahren erfunden werden. Das ist technisch logisch, wird aber nicht jedem Anwender in einer konkreten Situation auch deutlich.

Beispiel

Eine Fernbedienung, die im Jahre 2007 entwickelt wurde, war und ist in der Lage Schalter zu schalten und Dimmer zu dimmen. Sie wurde zertifiziert und führt all die damals bekannten Funkkommandos korrekt aus. Ungefähr um das Jahr 2009/2010 kamen die ersten 3 Farben-LED-Leuchten auf den Markt. Diese können geschaltet und gedimmt werden, es kann aber auch durch die Farbstimmung definiert werden.
Die Z-Wave Alliance hat auf diese Veränderung reagiert und eine neue Kommandoklasse zur Farbwahl von Leuchten definiert. Diese Kommandoklasse ’Color Control Command Class’ wurde ca. 2011 Teil des Z-Wave-Standards.
Alle Multi-Color-Leuchten mit Z-Wave sind selbstverständlich rückwärtskompatibel und können weiterhin mit den bekannten Kommandos geschaltet und gedimmt werden. Eine Farbwahl ist allerdings nur mit neueren Fernbedienungen möglich, die ebenfalls die Kommandoklasse zur Farbsteuerung implementieren. Die ebenfalls interoperable Fernbedienung aus dem Jahre 2007 kann das nicht, da zum Zeitpunkt der Entwicklung und Zertifizierung weder die Funktion einer Farbwahl noch eine entsprechende Kommandoklasse bekannt war. Anwender können dieses Verhalten trotzdem als Inkompatibilität interpretieren.

5.3.4  Multi Channels versus Multi Instances

Multi Instance Kommandoklasse

Keine Regel ohne Ausnahme. Während Z-Wave die Rückwärts-Kompatibilität kompromisslos durchsetzt, gibt es eine einzige Ausnahme: die Kommandoklasse Multi Instance Command Class. Hier ist der Hintergrund:
Als Z-Wave Anfang der 2000er Jahre entworfen wurde, sollten Geräte immer nur eine einzige Funktion besitzen. Ein Schalter-Gerät hatte einen Schalter, ein Dimmer-Gerät einen Dimmer usw. . Später wurde offensichtlich, dass es Geräte geben könnte, die mehrere identische Funktionen in einem Gerät vereinen. Ein gutes Beispiel dafür wäre eine Stromschaltleiste, die ein einziges Z-Wave-Funkgerät darstellt aber mehrere Schaltkontakte besitzt. Um Z-Wave um identische Geräte zu erweitern und gleichzeitig die Rückwärtskompatibilität zu erhalten wurde eine neue Kommandoklasse mit dem Namen Multi Instance Command Class eingeführt. Sie sollte Informationen über mehrere Instanzen bestimmter Funktionen liefern und auch eine Unterscheidung dieser Funktion gewährleisten.
Nachdem mehrere Geräte mit dieser Kommandoklasse im Markt waren, stellte sich heraus, dass die Kommandoklasse zwar im Prinzip das Problem löste, aber in einigen Situationen keine eindeutige Zuordnung von Funktionen in einem Gerät liefern konnte. Daher wurde eine zweite Version der Kommandoklasse entworfen, die zur ersten nicht mehr kompatibel war. Sie zählt nicht mehr die Anzahl der Funktionen, sondern unterteilt dein physisches Gerät in logische Kanäle. Zur Unterscheidung wurde diese Kommandoklasse Multi Channel Command Class genannt. Die alte Multi Instance-Kommandoklasse wurde nicht mehr zur Zertifizierung zugelassen und nur sehr wenige Hersteller haben daher die erste nicht mehr unterstützte Version implementiert, darunter allerdings die deutsche Firma Merten, jetzt Teil des französischen Großunternehmens Schneider Elektrik.
Da nur sehr wenige Geräte mit der ’Multi Instance Command Class’ im Markt existieren, unterstützen wiederum nur sehr wenige Controller-Hersteller diese Kommandoklasse. In Europa wird die alte Kommandoklasse und damit die Produkte von Merten nur von der Software Z-Way von z-wave.me [Z-Wave.Me] unterstützt. Die modernere Multi Channel Command Class ist heute für Geräte mit mehreren Funktionen nicht mehr wegzudenken und für Controller nach der Z-Wave Plus-Zertifizierung als eine Pflichtklasse.

5.3.5  Sünden der Vergangenheit

Als Anfang der 2000er Jahre die ersten Z-Wave-Geräte auf den Markt kamen, war das Zertifizierungsverfahren noch nicht so ausgereift wie heute. Es wurden einige wenige Geräte zertifiziert, die heute aufgrund unglücklicher oder sogar falscher Implementierung von Kommunikationsabläufen keine Zertifizierung mehr erhalten würden. Ein Großteil dieser Geräte ist mittlerweile entweder aktualisiert worden oder vom Markt verschwunden. Im Anhang 9 ist ein Link zu einer Auflistung der Geräte mit Problemen genannt. Der größte Teil der Probleme sind auf den fehlenden Support der neueren Multi Channel Command Class zurückzuführen.

5.3.6  IP-Gateways

Intelligente Häuser bilden eine Schnittstelle zwischen zwei unterschiedlichen Produktwelten. Auf der einen Seite steht die Installationstechnik mit Heizung- und Elektrik-Komponenten, die eine sehr lange Entwicklungs- und Produktlebenszeit aufweisen und entsprechend robust entworfen werden.
Auf der anderen Seite steht die Informationstechnologie mit ihren kurzen Lebenszeiten und einer sehr dynamischen Produktwelt. Produkttests werden hier immer wieder von Kunden durchgeführt und Updates und Verbesserungen sind an der Tagesordnung.
IP-Gateways mit ihren Nutzerschnittstellen für Mobiltelefone und Webbrowser gehören zur zweiten Kategorie. Hersteller dieser Produkte veröffentlichen immer wieder neue Softwareversionen, die alte Produkte lösen aber nicht selten neue Probleme schaffen.

5.3.7  Schwacher Prüfsummenalgorithmus

Der Abschnitt 3.1.5 beschreibt den in Z-Wave benutzten Prüfsummenalgorithmus und diskutiert dessen Schwächen. Für sensible Messdaten wurde daher eine Erweiterung des Z-Wave-Standards in Form einer Kommandoklasse für eine sichere Prüfsumme eingeführt. Um dieses nunmehr sichere Verfahren nutzen zu können, müssen allerdings beide Kommunikationspartner die neue Kommandoklasse (CRC 16) unterstützen. Für Geräte mit der neuen Z-Wave Plus-Zertifizierung ist diese Unterstützung zwingend vorgeschrieben.
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