Das Thema ist nicht neu, es sind aber leider unvollständige Informationen unterwegs. In diesem Sinne:
Die meisten Geräte der Heimautomation, die per Funk vernetzt sind, nutzen das 2,4 GHz Band. Leider müssen sich dieses Frequenzband viele inkompatible Verfahren teilen. Deshalb ist es wichtig, die Frequenzen der Funker so zu konfigurieren, dass sie sich möglichst nicht überlappen. Sonst sind Störungen nicht zu vermeiden. Um das Ergebnis der folgenden Darstellung vorwegzunehmen, sei die Optimalkonfiguration der Funker im 2,4 GHz Band schon einmal verkürzt genannt.
WLAN Kanäle 1, 6 und/oder 11
ZigBee Kanal 25
Thread Kanal 20
Zum Hintergrund
WLAN
Im 2,4GHZ Band sind zwei verschiedene WLAN Kanalschemen sinnvoll. Mehrheitlich durchgesetzt hat sich das US Schema. Das verwendet 20 MHz breite Kanäle für jeden WLAN Funker. In der WLAN Nomenklatur sind das die Kanäle 1, 6 und 11. Wenn alle WLAN Funker nur diese Kanäle nutzen verbleiben im gesamten für WLAN zugelassenen Spektrum Lücken, die andere Funkstandards nutzen.
In Europa kann auch das Schema mit 4 Kanälen, nämlich 1, 5, 9 und 13 genutzt werden. Dieses Kanalschema nutzt aber das Spektrum voll aus, es bleiben keine Lücken. Die verschiedenen WLAN Normen heißen IEEE 802.11, gefolgt von einem der Anhänge b/a/g/n/ac/ax/be
ZigBee & Thread
Diese beiden Funkstandards sind auf der physikalischen Eben beide durch den gleichen internationalen Standard IEEE 802.15.1 geregelt. Der Standard ist mit WLAN völlig inkompatibel. Man sollte aufgrund der Inkompatibilität WLAN und ZigBee/Thread nicht auf den gleichen Frequenzen funken lassen. Während mehrere WLAN Access Points sich kooperativ einigen können, wer wann auf dem gleichen Kanal funken darf, so können das inkompatible Funker nicht. Sie stören sich folglich mit Sicherheit.
ZigBee und Thread verwenden 2 MHz breite Kanäle in einem 5 MHz Raster.
Bluetooth
Bluetooth nutzt bis BT 4.2 1MHz breite Funkkanäle im 2,4 GHz Band. Bluetooth low energy BLE dagegen 2 MHz breite Kanäle. Einem Bluetooth Funker kann man keinen festen Funkkanal zuweisen. Vielmehr führen die Geräte selbständig sehr schnelle Wechsel zwischen allen verfügbaren Kanälen durch. Der Chef im Netzwerk, die Zentrale versucht dabei besonders stark genutzte Frequenzen aus der Nutzung auszusperren. Bluetooth lässt sich demnach nicht händisch optimieren. Aber Bluetooth low energy hat ein paar besonders wichtige Kanäle, auf die es nicht verzichten kann. Das sind advertising Kanäle, über die z.B, die Konfiguration vom Chef übermittelt wird. Man tut gut daran, diese Kanäle von anderen Funkern freizuhalten. Die Bluetooth Norm ist die IEEE 802.15.1. In ihr wurden die advertising Kanäle festgelegt, die in den Lücken der WLAN Funker nach US Schema liegen.
Resümee
Es müssen alle drei Funkstandards in der Optimierung berücksichtigt werden. Die Kriterien für die Optimierung sind:
Bluetooth nutzt die Lücken im US WLAN Schema für seine advertising Kanäle. Deshalb sollte man unbedingt das WLAN US Schema konfigurieren, also nur einen der Kanäle 1,6 oder 11 je WLAN Access point mit 20 MHz Bandbreite. Für ZigBee/Thread bleiben dann nur noch die IEEE 802.15.1 Kanäle 20 und 25 als noch nicht belegte Frequenzen übrig. D.h., sollte man ein Thread Netzwerk für die neuen Matter Geräte und ein ZigBee Netzwerk gleichzeitig betreiben, bleibt unter Nutzung dreier verschiedener WLAN Kanäle genau eine Optimalkonfiguration übrig. EINE.
Im Bild sieht man die Kanalschemata der drei Funkstandards im 2,4 GHz Frequenzband. WLAN, in grün dargestellt hat dabei die breitesten Kanäle. In den durch das WLAN US Schema freigelassenen Lücken wurden die BLE advertising Kanäle platziert. Es sind die Kanäle 37, 38 und 39 in Dunkelblau im hellblauen Kanalraster BLE. In Orange dargestellt sind die beiden für ZigBee und Thread verbleibenden freien Kanäle 20 und 25 des hellgelben IEEE 802.15.4 Kanalrasters, wenn ein störungsfreier Betrieb gewährleistet sein soll.
Wer sich glücklich schätzt, ein freistehendes Haus zu haben, könnte auch daran denken, einen der drei möglichen verschiedenen WLAN Kanäle frei zu lassen, um in der entstandenen Lücke die ZigBee/Thread Funker unterzubringen. Aber der Verlust eines Drittels des Spektrums für WLAN ist heftig und nicht nötig.
Wer in einem Mietshaus wohnt, hat nur die EINE Möglichkeit. Es sei denn, er überzeugt alle Nachbarn, den einen von drei WLAN Kanälen nicht zu nutzen. Der Zeitaufwand der Überzeugungsarbeit für diese Optimierung lohnt jedoch nicht.
Nicht zuletzt sollte man den WLAN Funkern - Router,. Access Point, Repeater „Verstärker“ - den Funkstandard IEEE 802.11 b verbieten, sofern das der Konfigurationsdialog zulässt. 802.11 b ist WLAN Steinzeit aus dem Jahr 1999 und überflüssig und schädlich. Für Geräte der Heimautomation unbedingt benötigt wird IEEE 802.11 n. Erlaubt sind 802.11 g, n, ax und be. Leider nehmen es viele Konfigurationsdialoge der WLAN Funker nicht ganz so genau und nennen nur WIFI 2 bis 7. WIFI 2 entspricht dabei dem IEEE 802.11 b, das möglichst ausgeschaltet werden sollte.
Optimale Konfiguration aller Funker:
WLAN: Kanäle 1, 6 und/oder 11 mit 20MHz Bandbreite, kein! IEEE 802.11 b
ZigBee: Kanal 25
Thread: Kanal 20
Schlechteste Konfiguration wäre:
ZigBee und/oder Thread auf die Kanäle 15 und/oder 26 zu konfigurieren. Denn das sind die Frequenzen der BLE (Bluetooth) advertising Kanäle.
