Heimvernetzung und Gebäude-automatisierung kommen nicht zusammen Standards, Chips und Bussysteme

Eine alte Weisheit lautet: Erst ist etwas schwierig, dann wird es kompliziert, und zum Schluss ist es einfach. Das „vernetzte Haus“ ist hier in der zweiten Phase. Immer neue Standards für die Gerätekommunikation in den vier Bereichen PC-Technik, Unterhaltungselektronik, Weiße Ware und Gebäudetechnik lassen dem Anwender für die Einrichtung eines „vernetzten Hauses“ langfristig nur eine Wahl: Ethernet.

Heimvernetzung und Gebäudeautomatisierung kommen nicht zusammen

Eine alte Weisheit lautet: Erst ist etwas schwierig, dann wird es kompliziert, und zum Schluss ist es einfach. Das „vernetzte Haus“ ist hier in der zweiten Phase. Immer neue Standards für die Gerätekommunikation in den vier Bereichen PC-Technik, Unterhaltungselektronik, Weiße Ware und Gebäudetechnik lassen dem Anwender für die Einrichtung eines „vernetzten Hauses“ langfristig nur eine Wahl: Ethernet.

Der Markt für die Heimvernetzung boomt weiter. Das Marktforschungsunternehmen In-Stat [1] prognostiziert in seinem Bericht „Digital Domicile 2005: Wireless Overtakes Ethernet“ für den amerikanischen Markt im Jahr 2009 ein Marktvolumen von etwa 21 Mrd. Dollar, 2004 waren es 9 Mrd. Dollar. Als treibenden Faktor macht die Studie dabei den Wunsch der Verbraucher aus, die in PC-Technik vorliegenden digitalen Bilder und Videos auf den traditionellen Geräten der Unterhaltungselektronik abspielen zu können. Eine ganze Fülle von Geräten für die Heimvernetzung wurde in der Untersuchung betrachtet: Router, Netzübergänge (Residential Gateways), Video-Kameras mit Netzanschluss, WLAN-Geräte nach 802.11b, 802,11g, 802.11a/g sowie Geräte mit „Home Plug“- und „HomePNA“-Schnittstelle.

Für die Wohnung oder das Eigenheim gilt aber offenbar der Satz: Eher geht ein Kamel durch ein Nadelöhr, als dass im Haus ein Kabel neu verlegt wird. Das Minimalprogramm für eine Verbesserung der technischen Standards eines Neubaus besteht daher immer noch darin, genügend große Leerrohre vorzusehen, in denen sich nachträglich etwa Kat-6-Ethernet-Kabel einziehen lassen. Dies ist nun die Stunde der Funktechnik, und entsprechend groß ist auch die Zahl der konkurrierenden Verfahren. Neben dem etablierten DECT-Standard (für Telefonie und Multimedia) bietet sich zunächst Wireless LAN nach dem IEEE-Standard 802.11 in den verschiedenen Leistungsklassen an.

Funken statt verkabeln

Speziell auf den Anwendungsfall einer Funkfernsteuerung im privaten Bereich zugeschnitten ist das Verfahren „Z-Wave“, bei dem die Idee der Fernbedienung für den Fernseher auf die Steuerung der Funktionen des gesamten Hauses übertragen wurde. Das vom dänischen Unternehmen mit dem beziehungsreichen Namen Zensys [2] entwickelte Funkübertragungsverfahren wird von der Z-Wave Alliance unterstützt, der mittlerweile 125 Hersteller angehören, darunter Cisco und Intel. Intel hatte sich im April dieses Jahres über den „Intel’s Capital Home Fund“ an Zensys beteiligt, mit dem erklärten Ziel, die Entwicklung von Z-Wave-Produkten und -Anwendungen durch Dritte zu unterstützen, die dann in den Bereichen Komfort, Sicherheit, Unterhaltung und Energie-Management in den Rahmen der „Intel Digital Home Vision“ passen.

Das Verfahren ZigBee (IEEE 802.15.4) arbeitet im lizenzfreien 2,4-GHz-Band, kann aber auch im 868-MHz-ISM-Band eingesetzt werden. Im Nahbereich wird eine Datenübertragungsrate von 128 Mbit/s erreicht, ausreichend z.B. für den Anschluss eines PCs an einen Netzwerk-Knoten oder als Luftschnittstelle eines VoIP-Mobiltelefons. Der südafrikanische Hersteller Crabtree [3] hat nun auf Basis des Freescale-Chipsatzes aus dem 2,4-GHz-Transceiver MC13193 (Bild 1) und dem Mikrocontroller HCS08 ein System für die „Home Automation“ realisiert, mit dem der Anwender Funktionen in seinem Haus über das Telefon oder das Internet fernsteuern kann. Das „iTRONIC“ benannte System übernimmt die Steuerung der Pumpen für den „Swimming Pool“ und die Garten-Bewässerung, überwacht und regelt die Raumtemperatur und steuert die Beleuchtung. Per Telefon und SMS wird der Besitzer bei besonderen Ereignissen in seinem Haus alarmiert, z.B. beim Ansprechen des Einbruchmelders oder der Rauch- und Feuer-Sensoren.

Mit Ultra Wide Band (UWB) tritt ein weiteres Verfahren der Funkübertragung in den „Wettbewerb der Systeme“ ein, das im 2,4-GHz-Bereich mit geringer Sendeleistung verteilt auf viele Bänder Datenübertragungsraten zwischen 100 Mbit/s und 1 Gbit/s erreichen kann. Damit ist das Verfahren, das beim IEEE als Standard 802.15.3 beschrieben ist, geeignet für die Übertragung auch komplexer Multimedia-Daten über kurze Entfernungen; z.B. für die kabelfreie Übertragung von Audio- und Video-Signalen zu Bildschirmen und Lautsprechern in einer Heimkino-Installation. Eine entsprechende „User Group“ hatte sich bereits im Jahr 2004 unter dem Namen USB Forum organisiert.

Die Firma Pulse Link [4] bietet nun einen UWB-Chipsatz mit der Bezeichnung „CWave“ an (Bild 2), der zusätzlich zu einer Datenübertragungsrate von 1 Gbit/s über die Funkübertragungsstrecke auch die Möglichkeiten der Übertragung über Koaxialkabel und auch über Powerline bietet. Auf der „Digital Home Conference“ in Santa Clara im Mai 2006 hatte das Unternehmen eine Übertragung über Koaxialkabel mit 400 Mbit/s demonstriert, über zwei Verteiler hinweg. Der Chipsatz besteht aus drei Chips: dem „PL3130“ in 0,13-µm-CMOS für die Basisband-Verarbeitung und die Realisierung des IEEE-802.15.3-konformen MAC-Moduls (Media Access Control) sowie den bei-den 0,18-µm-SiGe-Chips „PL3120“ und „PL3110“ für die HF-Endstufe bzw. den rauscharmen UWB-Vorverstärker (LNA – Low Noise Amplifier); letzterer dient als Antennenvorverstärker und erweitert den UWB-Bereich. Der MAC unterstützt den synchronen und den asynchronen Betrieb mit deterministischer Dienstgüte (QoS), den Aufbau überlappender Pico-Netze sowie die Übertragung über Koaxialkabel und Elektroinstallion (Powerline).