Wi-Fi ist seit Langem eine beliebte drahtlose Technologie für Entertainment-Netzwerke und nahtlose Konnektivität für Geräte im eigenen Haus. Mit der Entwicklung des Internets der Dinge (IoT) und Smart Home hat seine Bedeutung noch weiter zugenommen. Alle drahtlosen Technologien bringen jedoch Kompromisse mit sich. So verbraucht Wi-Fi, das ursprünglich für einen hohen Datendurchsatz konzipiert war, sehr viel Strom und kann daher nur begrenzt in batteriebetriebenen Geräten wie Lichtschaltern eingesetzt werden.

Mit Wi-Fi 6 hat sich die Situation jedoch verbessert, denn es wurde eine energiesparende Technologie eingeführt, mit der die Entwickler einen Teil des Durchsatzes gegen eine längere Batterielebensdauer eintauschen können. Mithilfe einer Multi-Access-Modulationstechnik (OFDMA) kann jeder der 20-MHz-Kanäle von Wi-Fi 6 in Hunderte von Unterkanälen aufgeteilt werden, sodass wesentlich mehr Geräte im Haus gleichzeitig unterstützt werden. Dadurch wird Wi-Fi 6 zu einer hervorragenden Wahl für Smart-Home-Geräte wie Überwachungskameras, intelligente Thermostate und intelligente Lautsprecher.

Von Wi-Fi zu Matter

Wi-Fi spielt außerdem eine entscheidende Rolle für den Standard Matter, der die Interoperabilität von Smart-Home-Ökosystemen gewährleisten soll. Matter basiert auf Thread für drahtlose Verbindungen mit geringem Stromverbrauch, wobei Wi-Fi verwendet wird, wenn ein höherer Durchsatz erforderlich ist und eine höhere Leistung zur Verfügung steht. Matter unterstützt auch den kabelgebundenen Ethernet-Standard und Bluetooth LE für die Inbetriebnahme. Gemeinsam mit den anderen für Matter verwendeten Protokollen kann Wi-Fi das Internetprotokoll (IP) nutzen, einen Kommunikationsstandard auf Netzwerkebene für die schnelle Übertragung von Daten über das Internet. Durch diese Interoperabilität mit IP lässt sich jedes Smart-Home-Gerät ganz einfach mit der Cloud verbinden. Das macht Smart-Home-Applikationen interessant und flexibel.

Matter wird von Amazon, Apple, Google, Nordic, Samsung und Hunderten von anderen Unternehmen unterstützt und bringt Ordnung in einen bislang uneinheitlichen Smart-Home-Sektor. Verbraucher können ein smartes Gerät von einem beliebigen Mainstream-Anbieter kaufen und es problemlos in ihr bevorzugtes Smart-Home-Ökosystem einbinden. Das kommt den großen Anbietern entgegen, die Verbrauchern hochwertige Smart-Home-Dienste anbieten wollen, um die Einnahmen aus dem Geräteverkauf zu steigern. Nach Angaben von Vantage Market Research wird der Smart-Home-Sektor von 75 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021 bis 2028 um das Fünfeinhalbfache wachsen und einen Umsatz von über 420 Milliarden US-Dollar pro Jahr erzielen. Davon entfällt ein Teil auf WLAN-basierte Smart-Home-Geräte, die zwischen 2021 und 2025 eine jährliche Wachstumsrate von 21 % erreichen werden.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten ist Wi-Fi die dominierende drahtlose Netzwerktechnologie. Sie hat sich im Laufe der Jahre erheblich weiterentwickelt und bietet nun höhere Geschwindigkeiten und eine größere Reichweite. Wi-Fi eignet sich hervorragend für Applikationen mit hoher Bandbreite, wie z. B. Videostreaming, da es schnell große Datenmengen verarbeiten kann. Allerdings bringt es auch einige Einschränkungen mit sich, etwa seine Anfälligkeit für Störungen.

Thread macht den drahtlosen Unterschied

Thread ist hingegen ein neues Protokoll, das speziell für das IoT entwickelt wurde. Dabei handelt es sich um ein IP-basiertes Protokoll, das für Geräte mit geringem Stromverbrauch optimiert ist und sich daher hervorragend für Smart-Home-Geräte eignet, die mit Batteriestrom betrieben werden. Zudem ist es sehr zuverlässig und sicher. Das macht es zu einer guten Wahl für Applikationen, bei denen Sicherheit von Bedeutung ist.

Obwohl WLAN und Thread unterschiedliche Technologien sind, stehen sie nicht unbedingt in Konkurrenz zueinander. Sie können sogar zusammen verwendet werden, um ein robusteres IP-Netz zu schaffen. So lassen sich beispielsweise über Wi-Fi Geräte mit hoher Bandbreite wie Smart-TVs und Streaming-Geräte vernetzen, während Thread für stromsparende Geräte wie intelligente Thermostate und Sensoren verwendet werden kann – wie in Matter zu sehen ist.

Die gemeinsame Nutzung von Wi-Fi und Thread hat den Vorteil, dass sie eine größere Flexibilität bei der Entwicklung von IoT-Systemen ermöglicht. Einige Geräte eignen sich beispielsweise besser für Wi-Fi, weil sie eine schnelle Verbindung benötigen, während andere besser für Thread geeignet sind, weil sie stromsparend arbeiten müssen. Durch den Einsatz beider Technologien können Entwickler ihre Systeme auf die spezifischen Anforderungen der einzelnen Geräte abstimmen.

Ein weiterer Vorteil der Kombination von Wi-Fi und Thread besteht darin, dass die Zuverlässigkeit des Netzes verbessert werden kann. Wi-Fi ist anfällig für Störungen, aber durch die Verwendung von Thread für Geräte mit geringem Stromverbrauch können Entwickler das Risiko von Störungen reduzieren und die allgemeine Zuverlässigkeit des Netzwerks verbessern.

Um die Titelfrage dieses Beitrags zu beantworten: Wi-Fi und Thread sind hervorragende Optionen für den Aufbau von IP-Netzwerken für das IoT. Sie haben zwar unterschiedliche Stärken und Schwächen, sind aber nicht unbedingt Konkurrenten. Durch den kombinierten Einsatz beider Technologien können Entwickler flexiblere und zuverlässigere IoT-Systeme entwickeln, die auf die spezifischen Anforderungen der einzelnen Geräte abgestimmt sind. Im Zuge der Weiterentwicklung des IoT werden wahrscheinlich weitere Protokolle und Technologien entstehen, die speziell auf die besonderen Herausforderungen beim Aufbau von IP-Netzwerken für intelligente Geräte ausgelegt sind.

Kommunizierende Geräte

Mit der Einführung des nRF7002 Wi-Fi 6 Begleit-ICs und dem dazugehörigen Development Kit (DK) vereinfacht Nordic es Entwicklern, die zunehmend wichtige Rolle von Wi-Fi im Smart Home voll auszuschöpfen. Bei dem IC handelt es sich um ein stromsparendes Wi-Fi-6-Bauelement mit nahtloser Dual-Band-Konnektivität (2,4 und 5 GHz). Der nRF7002 bietet zudem eine optimale Kompatibilität mit Bluetooth LE-, Thread- und Zigbee-Funkmodulen und unterstützt die wichtige Energiesparfunktion Target Wake Time (TWT) von Wi-Fi 6. Mit dem DK können Entwickler sehr einfach neue nRF7002-basierte IoT-Projekte beginnen. Das DK beinhaltet auch ein nRF5340 Multiprotokoll-SoC, das Thread und Bluetooth LE unterstützt und damit für die Entwicklung mit allen Matter-Wireless-Technologien geeignet ist.

Mit der zunehmenden Verbreitung von Smart-Home-Geräten ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Geräte problemlos zusammenarbeiten. Die Interoperabilität von Wi-Fi mit IP und die Unterstützung von Matter werden dabei eine zentrale Rolle für den Erfolg spielen. Smart-Home-Geräte können leistungsfähig, flexibel und energieeffizient sein, wenn sie die stromsparenden Funktionen von Wi-Fi 6 nutzen und von der Interoperabilität von Matter profitieren.

Matter Demo Video

Eine Demo von Finn Boetius zu Matter können Sie sich hier ansehen: