1829 1489 6

Was ist eigentlich WIRKLICH Z-Wave Plus?

by boomx5. Februar 2017

Wir werden hier in den Kommentaren, in unserem Forum und auch via anderen Eingangskanälen oft gefragt, wann denn jetzt endlich oder ob überhaupt ein HomeCenter mit Z-Wave Plus veröffentlicht wird. Die Frage können wir natürlich nicht beantworten, möchten aber an dieser Stelle mal ein paar Missverständnisse ausräumen…

Auf vielen Seiten in dem großen, weitem und schlauen Internet findet man diverse Informationen über die Neuigkeiten von Z-Wave Plus und was „das“ alles können soll. Es wird auf jeden Fall ein Z-Wave-Chip GEN5 (Z-Wave 500) benötigt und alle Funktionen von Z-Wave Plus können nur dann genutzt werden, wenn in dem gesamten Z-Wave-Netzwerk nur GEN5-Module genutzt werden oder wenn das Gateway ein GEN5-Chip verbaut hat. Da werden dann zum Beispiel solche Vorteile genannt:

  • Längere Batterie-Lebensdauer um ca. 50%
  • Höhere Reichweite um 67%
  • mehr Bandbreite (250%)
  • Netzwerkweites Hinzufügen von Geräten (nicht nur in unmittelbarer Nähe des Controllers)

Ja, klingt cool… Ich darf mir nur noch Z-Wave Plus-Module, beziehungsweise GEN5-Module kaufen und muss mein Gateway updaten, sobald der Hersteller des jeweiligen Gateways ein Update mit dem neuen Chipsatz herausbringt… Nein, das müsst Ihr nicht!


Z-Wave Plus ist nichts anderes als eine bestimmte, softwareseitige Z-Wave-Zertifizierung der neuen Generation und diese kann eben auf die GEN5-Chips, sowie theoretisch (praktisch eher schwierig) auch auf die abwärtskompatiblen, älteren Z-Wave 300-Chips (Nennen wir diese der Einfachheit halber GEN3) angewendet werden. Warum? Ganz einfach: Viele Funktionen von Z-Wave Plus können bereits mit dem GEN3-Chip softwaremäßig emuliert werden und wurden auch in das entsprechende SDK (Software Development Kit) integriert. Module können natürlich nicht softwareseitig zertifiziert werden; hier wird kein die Funktion des Z-Wave-Chip bewertet. Ergo haben Module mit einer Z-Wave Plus-Zertifizierung immer auch einen Z-Wave-Chip GEN5 verbaut.

Emulierung durch Software

Dadurch habt Ihr unter anderem die Möglichkeit GEN5-Module, welche hardwareseitig im „Secure-Modus“ den Traffic, via Z-Wave-Modul, zwischen dem Gateway und dem Modul verschlüsseln, an dem GEN3-Gateway in dem beschriebenen „Secure-Modus“ anzulernen. Natürlich kann in dieser Konstellation die Kommunikation nicht über den Chip direkt verschlüsselt und entschlüsselt werden. Allerdings findet hier eine softwareseitige Verschlüsselung mittels des Gateways statt.

Ebenso verhält es sich mit der NWI, der „Network Wide Inclusion“. Hierbei können Module auch netzwerkweit inkludiert werden und sie müssen sich nicht wie GEN3-Module in unmittelbarer Nähe zum Gateway befinden. Auch diese Funktion muss von dem Gateway durch das SDK emuliert werden. Funktioniert mit den entsprechenden Modulen ohne Probleme

Z-Wave Plus

Optionen beim Inkludieren von neuen Modulen beim Fibaro HomeCenter

Was kann nicht emuliert werden?

Es gibt natürlich auch Punkte, welche nur mit einem GEN5-Gateway realisiert werden, das ist klar. Die Bandbreite des Z-Wave-Netzwerkes kann natürlich nicht softwareseitig erhöht werden, dies ist aber sicherlich keine Überraschung. Hierbei ist aber zu beachten, dass die Bandbreite von den „alten“ Chips bei der Einführung von Z-Wave auf 9,6 kb/s beschränkt war und später auf 40 kb/s erhöht wurde. Die neuen Chips erhöhen diese wiederum auf 100 kb/s. Im normalen Betrieb werden mit 98%iger Sicherheit selbst die 40 kb/s niemals ausgelastet:

Ein Z-Wave-Frame versendet circa 64 Byte an Daten (Diese Angabe kann natürlich variieren), was 512 Bit enspricht. Die kleinste Übertragungsrate ist 9,6 kb/s, also 9.600 Bit/s. Es können ergo in einer Sekunde 9.600:512 ≈ 13 Befehle versendet werden. Gehen wir von 40 kb/s aus, dann wären es bereits 78 Befehle in einer Sekunde. GEN5 erhöht dies 195 Befehle. Das hört sich natürlich gut an, fraglich ist allerdings, ob dieser Vorteil in dem normalen Betrieb in einem normalen Haushalt jemals zum Tragen kommt. Bei 13 Befehlen in der Sekunde könnten wir vielleicht, wahrscheinlich, möglicherweise noch einen potentiellen Flaschenhals erkennen. Bei 78, beziehungsweise 195 Befehlen können wir uns das eher nicht vorstellen. Es ist von daher eher ein theoretischer Vorteil, welcher allerdings bei Firmware-Updates zum Tragen kommen wird, wenn eine bestimmte Datenmenge zum Modul übertragen werden muss.

Dies ist natürlich hier nur grob angeschnitten und keinesfalls ausführlich dargestellt. Innerhalb des Z-Wave-Netzwerkes werden ja meistens dauerhaft Daten verschickt, sei es durch die neue Meldung einer Temperatur oder ein bestimmtes Aufwachintervall.Solltet Ihr mehr zu dem Thema wissen wollen, dann könnt Ihr euch mal diese Seite anschauen. Dort könnt Ihr mehr zu dem Aufbau der Z-Wave-Frames erfahren.

Ein weiterer Punkt ist der verringerte Batterieverbrauch von Sensoren. Auch dies ist ein Punkt, welcher unabhängig von dem eingesetzten Gateway ist. Es kommt hier sicherlich darauf an, ob der Sensor vernünftig in das Meshed-Network eingebunden ist und wie der Nutzer die WakeUp-Intervalle, sowie die Zahl der Reports setzt. Sollten diese falsch gesetzt werden, dann wird sich auch die Batterie von GEN5-Modulen schneller leeren, als Batterien von GEN3-Sensoren, bei denen die erwähnten Optionen sinnvoll gewählt wurden. Grundsätzlich ist dieser Punkt allerdings, bei korrekter Nutzung, positiv zu werten.

Fazit zu Z-Wave Plus

Z-Wave Plus oder auch die GEN5-Chip sind eine logische Weiterentwicklung der vorherigen Generation und wir wollten euch auch mit diesem Artikel keinesfalls beides schlecht reden. Uns geht es eigentlich darum, dass viele Versprechungen von Z-Wave Plus falsch dargestellt werden. Sicherlich gibt es Verbesserungen zu dem alten Chipsatz, aber auch der alte Chipsatz ist gut, wenn auch nicht perfekt. Uns ist auch bewusst, dass wir mit dem Artikel sehr tief einsteigen… Dies ist aber notwendig, um die „wirklichen“ Vorteile von Z-Wave Plus zu erläutern und darzustellen, dass viele Vorteile auch mit einem Gateway, welches noch auf dem alten Chipsatz Z-Wave 300 basiert, genutzt werden können und deshalb nicht zwingend ein Update des Gateways benötigt wird.

Es gibt noch weitere Vorteile, die aufgeführt werden. Auch hierbei handelt es sich um Punkte, welche meistens durch die Software emuliert werden können, weshalb wir hier nicht weiter darauf eingehen.

Da die alten Z-Wave Chips nicht mehr hergestellt werden und die meisten Anbieter von Smarthome-Gateways und Zubehör, welche auf den Z-Wave Standard setzen, in vielen Fällen bereits nur noch neue GEN5-Chips verbauen, wird es über kurz oder lang nur noch Module mit dem neuen Chipsatz geben und ab diesem Zeitpunkt stellt sich die Frage: „Was kauf ich jetzt?“ sowieso nicht mehr. ;)

siio-App
About The Author
boomx
  • Andre_Soe
    6. Februar 2017 at 10:04

    Sehr gut geschrieben, das bedeutet ich muss nicht unbedingt warten bis die RollerShot-Module mit dem Gen5-Chip rauskommen? Wollte da ursprünglich noch warten, aber irgendwie kann mir keiner sagen wann diese auf den Markt kommen

    • 6. Februar 2017 at 13:11

      Hi,

      Danke :) Meiner Meinung brauchst du nicht warten… Habe auch 3 „alte“ Rollershutter-Module im Einsatz und die funktionieren ohne Probleme… Leider wissen wir auch nicht, wann ein neuer Rollershutter erscheint.

      Gruß

  • 8. Februar 2017 at 17:44

    Sehr guter Artikel Daniel, jedoch habe drei Bemerkungen:

    1. die GEN3 Chips kann man bis 29.12.2017 bestellten, sofort verfügbar knapp 30.000 Stück. Ab dem 01.01.2018 werden die GEN3 nicht mehr produziert werden. Die GEN3 dürfen aber nur für bestehende Produkte benutzt werden, für neue Produkte müssen die Hersteller GEN5 nehmen.

    2. Der Stromverbrauch ist komplexe Angelegenheit
    – GEN3 verbrauchen beim Empfang 23mA, die GEN5 aber 36mA
    – GEN3 verbrauchen beim Versend genau so viel wie GEN5, aber nur beim 0dBm
    – GEN5 benutzt gerne +2dBm Ausgangsleistung, dann ist der verbrauch gegenüber GEN3 um 4mA höher
    – GEN5 ist „schneller fertig“ beim Datenübertragung, dadurch können die GEN5 Chips schneller einschlafen und Strom sparen (die 0.5uA weniger im Tiefschlaf als beim GEN3 sind eher marginal). Dieser Vorteil ist natürlich weg, wenn unterwegs GEN3 Module verbaut sind, dann senden die GEN5 Chips mit 40kb/s und verbrauchen dabei extra Strom.
    – GEN3 verbrauch auch im Leerlauf 23mA, beim GEN5 kann man den RF Teil „abschalten“, dadurch sinkt der Verbrauch auf 12mA (das macht Sinn beim Datenerfassen vom Sensoren, abgespeicherten Routinen / Programme durchlaufen, etc.)

    3. NWI war und ist weiterhin reine SDK Lösung (die AES Verschlüsselung Engine nicht, die ich tatsächlich beim GEN5 als Hardware-Block verfügbar), die funktioniert ohne weiteres mit GEN3. Das Problem ist aber der fehlender Speicher in GEN3 Chips, so kann man nicht FLiRS und NWI gleichzeitig benutzen (Module, nicht Gateway). Dies war erst ab GEN4 möglich.

    • 8. Februar 2017 at 19:24

      Hi,

      Danke für deine zusätzlichen Informationen. :)

      Zu 1: Ok, Danke. Die Information war mir nicht bekannt.

      Zu 2: Wow. Coole Ausführung.

      Zu 3: Oh ja, Gen4 :) Hab ich aus Einfachheit weggelassen, wäre sonst noch komplizierter zu lesen.

      Gruß

  • Gerhard
    22. Februar 2017 at 14:21

    Hallo Daniel,
    danke für deinen interessanten Artikel.
    Das interessanteste für mich ist bei GEN5 die Reichweite, da habe ich einen deutlichen Unterschied gemerkt. Allerdings kommt es hier natürlich immer auf die lokalen Gegebenheiten an, deswegen hast du dazu wahrscheinlich auch kaum Stellung genommen.
    Neu war für mich, dass bei GEN5 die Ausgangsleistung definiert werden kann. So habe ich das bei Tho_Ra s Ausführungen wenigstens verstanden. Heißt das dann, dass die Reichweite nur bei Geräten die eine höhere Ausgangsleistung verwenden theoretisch dann auch Größer ist?

    Gruß
    Gerhard

  • 22. Februar 2017 at 19:10

    Hi,

    das hast du ein wenig falsch verstanden. Es kann über den Chip abgeschaltet werden, ja. Aber nicht durch den Verbraucher, sondern über den Hersteller des jeweiligen Sensors.

    Gruß

Leave a Response