matter-Vorteile #2: das Funkprotokoll Thread

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Als dritte Verbindungstechnologie neben LAN (Ethernet) und WLAN haben die Erfinder von matter das Funkprotokoll Thread vorgesehen. Es ist weniger bekannt als Z-Wave oder Zigbee, besitzt aber ähnliche Vorzüge:

  • Thread benötigt wenig Energie zum Senden und Empfangen. Das kommt besonders batteriebetriebenen Geräten wie Bewegungsmeldern, Heizkörperthermostaten und Tür-/Fensterkontakten zugute.
  • Thread ist Mesh-fähig. Die Geräte bauen untereinander eine Funkverbindung auf. Mit der Stromleitung verbundene Produkte wie Lampen und Zwischenstecker dienen gleichzeitig als Repeater und binden weiter entfernte Geräte an, die sonst den Kontakt verlieren würden.

Das Mesh-Netzwerk

Die Geräte bauen untereinander ein vermaschtes Funknetz auf. ©digitalzimmer

Die Bezeichnung Mesh stammt aus dem Englischen und bedeutet Geflecht oder Gittergewebe. Sie spielt auf den Umstand an, dass die Funkwellen im Mesh-Netzwerk wie Maschen eines Strickpullis ineinandergreifen. Dabei kommen den Teilnehmern verschieden Aufgaben zu. In jeder Thread-Installation gibt es drei Arten von Geräten:

  • Endgeräte haben keine stützende Funktion, sie hängen gewissermaßen am losen Ende eines Fadens. Meist handelt es sich dabei um batterieversorgte Komponenten wie Smarthome-Sensoren, Taster oder Regler mit begrenzten Energiebedarf. Ein Endgerät sendet und empfängt nur bei Bedarf, was seine Batterielebensdauer verlängert.
  • Router leiten das Funksignal an andere Geräte im Thread-Netzwerk weiter. Dabei verstärken sie es gleichzeitig, um die Reichweite zu vergrößern. Jeder installierte Router macht das Mesh robuster und stabiler. Damit er diese Aufgabe erfüllen kann, muss er jederzeit sende- und empfangsbereit sein. Darum haben Router normalerweise einen Stromanschluss. Typische Vertreter dieser Gattung sind Leuchtmittel wie LED-Lampen oder Zwischenstecker für die Steckdose.
  • Border Router stellen eine Verbindung zum IP-Netzwerk des heimischen WLAN-Routers her. Damit sind die Thread-Geräte auch vom Smartphone aus erreichbar – oder über das Internet. In jedem Thread-Haushalt gibt es mindestens einen Border-Router, es können aber auch mehrere installiert sein. Sie stören sich nicht gegenseitig, weil das Netzwerk automatisch einem davon die Verantwortung überträgt.

Der Border Router

Geräte wie der HomePod mini dienen auch als Border Router. ©digitalzimmer

Oberflächlich betrachtet ähnelt ein Border Router für Thread der Bridge in anderen Funksystemen. Philips Hue etwa verbindet sein Zigbee-Netzwerk per Bridge mit dem IP-Netzwerk des Routers. Ikea hat sein Trådfri-Gateway dafür. In der Praxis gibt es jedoch einen Unterschied: Die Border-Funktion wird in andere Thread-fähige Geräte integriert. Damit entfällt die Installation einer eigenständigen Funk-Bridge.

Einige Hersteller haben bereits begonnen – oder zumindest angekündigt – ihre Produkte als Border Router nutzbar zu machen:

  • Amazon will seinen Echo der 4. Generation per Software-Update Thread-fähig machen. Damit eignet er sich auch als Border-Router, der eine Verbindung zwischen installierten Thread-Produkten und dem heimischen Netzwerk herstellen kann.
  • Apple stattet seinen HomePod mini und sein Apple TV 4K der 5. Generation (Jahrgang 2021) entsprechend aus. Aktuell müssen Thread-Geräte noch für HomeKit zertifiziert sein, um sich mit den Zentralen zu verbinden. Das dürfte sich zum Start von matter jedoch ändern.
  • Eero integriert die Border-Funktion in seine WLAN-Mesh-Systeme Eero Pro, Eero 6 und Eero 6 Pro. Ab der Betriebssystem-Version 3.7.0 lässt sich Thread in den Einstellungen der Eero-App aktivieren (link).
  • Google erklärt seinen Nest Hub der 2. Generation, den Nest Hub Max und sein WLAN-Mesh-System Nest WiFi zu Border Routern. Entsprechende Software-Updates sollen zum Start von matter ausgerollt werden.
  • Nanoleaf stattet seine Produktreihen Elements, Lines und Shapes mit einer Border-Funktion aus. Die WLAN-Controller der Leuchtpaneele und LED-Elemente stellen den Kontakt zum Heimnetzwerk her (link).

Mit der zunehmenden Verbreitung von Thread-Produkten wird auch die Zahl an Border-Routern weiter zunehmen. Theoretisch kann die Funktion in alle möglichen Geräte installiert sein – von der Funklampe über Smarthome-Zentralen bis hin zum WLAN-Router. Optimisten rechnen damit, dass irgendwann jeder Haushalt über mindestens ein solches Gerät verfügt. Damit wären Thread-Netzwerke so selbstverständlich wie das WLAN – ideale Voraussetzungen für die Installation von matter-Produkten.

Inbetriebnahme via Bluetooth

Geeignete Thread-Produkte lassen sich per Bluetooth einrichten. ©digitalzimmer

Über einen Border Router sind Geräte im Thread-Netzwerk vom Smartphone aus erreichbar und können per App konfiguriert werden. Es gibt aber noch eine zweite Möglichkeit, sie zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Der Thread-Standard sieht dafür das Funkprotokoll Bluetooth vor.

Produkte wie Lampen oder Zwischenstecker können mit einem Dualfunk-Chip ausgestattet sein, der beide Standards beherrscht: Bluetooth und Thread. Das Smartphone baut dann über das gängige Bluetooth-Protokoll eine Verbindung auf. Es konfiguriert das neue Gerät und fügt es einem bereits existierenden Thread-Netzwerk hinzu. Gibt es noch kein solches Netzwerk, dient das Smartphone gleichzeitig als Gateway zum Internet, um etwa neue Firmware herunterzuladen und zu installieren.

Nach der Installation übernimmt ein Border Router diese Aufgaben. Das Thread-Netzwerk verwaltet sich selbst und verlangt keine weitere Aufmerksamkeit. Fallen einzelne Knoten aus, übernehmen andere im Mesh deren Funktion. Das Netzwerk heilt sich gewissermaßen selbst und schließt entstehende Lücken automatisch.

Was ist Thread?

Neugierig geworden? Weitere Informationen zum Funkprotokoll, das im matter-Standard eine wichtige Rolle spielt, liefert auch ein Beitrag auf digitalzimmer.de: Funkstandard im Fadenkreuz – was ist eigentlich Thread?


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