KNX TP und KNX IP

Was unterscheidet KNX TP von KNX IP — und spare ich mit KNX IP die Busleitung?

KNX legt fest, wie ein Taster einem Aktor mitteilt, dass das Licht angehen soll. Über welchen Weg diese Nachricht läuft, ist eine zweite Frage, und darauf gibt es mehrere Antworten. Die beiden wichtigsten sind KNX TP — eine eigene Zweidraht-Buslinie, die Daten und Versorgungsspannung zugleich führt — und KNX IP, bei dem dieselben Telegramme in Ethernet-Pakete verpackt über das Datennetz des Hauses laufen. Es sind nicht zwei Systeme, sondern zwei Wege innerhalb eines Systems: dieselben Telegramme, dasselbe Projekt, dasselbe Inbetriebnahme-Werkzeug.

Denk an zwei Wege, auf denen dieselbe Nachricht ankommen kann. Der eine ist eine eigene kleine Leitung, die nur für die Haustechnik verlegt wird und ihren Strom gleich mitbringt — die läuft auch dann weiter, wenn im Haus sonst nichts mehr geht. Der andere ist Dein Computernetz, das ohnehin da ist. Beides funktioniert, und beides steht im selben System. Was der zweite Weg nicht kann: die kleine Leitung zu den Schaltern im Raum ersetzen. Die brauchst Du trotzdem.

Ausführliche Erklärung

Die Buslinie ist der Regelfall im Wohnbau. Sie besteht aus einem eigenen Adernpaar, führt Daten und Busversorgung gemeinsam und arbeitet als Kleinspannungsnetz unabhängig von allem anderen im Haus. Ihre Zahlenwerte — Spannung, Gerätelast, Längengrenzen, Speiseregeln — stehen bei der KNX-Technologieseite und werden hier nicht wiederholt. Für die Unterscheidung zählt nur eine Eigenschaft: Diese Linie ist autark. Sie braucht kein Netzwerk, keinen Switch und keinen Server, und sie funktioniert weiter, während die Netzwerktechnik neu startet.

KNX IP arbeitet anders. Es hat kein eigenes Kabel und bekommt auch keines: Es benutzt die Ethernet-Verkabelung, die im Haus ohnehin liegt, und teilt sie sich mit allem anderen. Das ist der eigentliche Reiz, und es ist zugleich die Stelle, an der die Planung genauer hinsehen muss: Mit diesem Weg wird das Datennetz zu einem Teil der Haustechnik.

Zwei Aufgaben, die beide „KNX über IP" heißen

Wer sagt, eine Anlage laufe über IP, meint eines von zwei Dingen, und die beiden haben wenig miteinander zu tun.

Tunnelling ist der Zugang von außen nach innen: eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung von einem Gerät zur Anlage. So spricht das Inbetriebnahme-Werkzeug mit dem Bus, so holt sich eine Visualisierung ihre Zustände, so läuft ein Fernzugriff. Die Anlage selbst braucht das nicht, um zu funktionieren — es ist eine Tür, kein Bestandteil des Betriebs.

Routing ist etwas anderes: Hier ersetzt das Netzwerk die Verbindungsleitung zwischen mehreren KNX-Linien. Statt einer eigenen Hauptlinie übernimmt das Hausnetz die Kopplung, und die Telegramme werden als Multicast an alle beteiligten Router verteilt. Damit hängt der Betrieb der Anlage am Netzwerk — nicht der einzelne Raum, aber die Verständigung zwischen den Linien.

Was der Weg über das Netzwerk voraussetzt

Sobald Routing im Spiel ist, gelten die Regeln des Netzwerks für die Haustechnik mit. Multicast will im Switch sauber behandelt werden, sonst landet der Datenstrom auf jedem Port; ein eigenes Netzsegment für die Gebäudetechnik trennt sie von Gästen und Medien; und die IP-Geräte brauchen Strom, sei es über die Netzwerkleitung oder aus einem eigenen Netzteil. Fällt der Switch aus, fällt die Kopplung aus.

Die Buslinie hat an dieser Stelle ihren stärksten Vorteil, und er ist kein technischer Feinsinn: Ein Taster, der über die TP-Linie auf seinen Aktor wirkt, funktioniert auch dann, wenn im Technikraum nichts mehr läuft. Wer eine Anlage plant, in der Grundfunktionen ohne Netzwerk erreichbar bleiben sollen, legt genau diese Funktionen auf die Buslinie und benutzt IP für alles, was ohnehin einen Rechner braucht.

Dazu kommt die Frage der Erreichbarkeit. Eine Anlage, die im Netzwerk ansprechbar ist, ist für alles ansprechbar, was in dieses Netzwerk kommt — und ein Fernzugriff über das Internet macht daraus eine Tür nach außen. Das ist kein Argument gegen IP, aber es ist der Grund, warum Netzsegmentierung und Zugriffsweg zur Planung gehören und nicht zur Inbetriebnahme.

Häufiges Missverständnis

„Wir machen das über IP, dann brauchen wir keine Busleitung." Dieser Satz ist der Grund, aus dem dieser Eintrag existiert. Die Geräte, die das Haus bedienbar machen — Taster, Präsenzmelder, Thermostate, Aktoren im Verteiler — sind fast durchgehend TP-Geräte. KNX IP gibt es an den Stellen, an denen ohnehin eine Netzwerkdose liegt: Router zwischen Linien, Schnittstellen für Werkzeug und Visualisierung, einzelne Bediengeräte. Die Buslinie zu jeder Bedienstelle entfällt dadurch nicht, und wer sie im Rohbau wegspart, kann sie später nicht nachrüsten ohne aufzustemmen.

Das zweite Missverständnis ist das Tempo. IP ist um Größenordnungen schneller als die Buslinie, und für Schaltbefehle bedeutet das nichts: Ein Lichtbefehl ist wenige Byte groß, und ob er in zwanzig oder in einer Millisekunde ankommt, merkt niemand. Der Gewinn von IP liegt woanders — in der Kopplung über vorhandene Infrastruktur, im Zugang für Werkzeuge und in der Anbindung an andere Systeme. Wer IP wegen der Geschwindigkeit wählt, kauft etwas, das er nicht braucht.

Nicht zu verwechseln mit

KNX RF: derselbe Standard über Funk, gedacht für Nachrüstungen ohne Leitung. Andere Reichweiten, engere Geräteauswahl.
KNX PL: Übertragung über das vorhandene Stromnetz. Im Bestand selten geworden, in Neuplanungen praktisch nicht anzutreffen.
IP-Schnittstelle eines fremden Systems: Ein Steuerungssystem, das über das Netzwerk mit einer KNX-Anlage spricht, benutzt in der Regel eine Übersetzung. Das ist eine Kopplung zweier Welten und nicht KNX, das über IP läuft.
DALI: eigener Lichtbus mit eigener Elektrik. Er hängt üblicherweise über eine Übersetzung am Gebäudebus, nicht direkt an der KNX-Linie.

In der Planung

Ein Einfamilienhaus bekommt Licht, Beschattung und Heizung über KNX, dazu eine Visualisierung auf dem Tablet und ein Heimkino, dessen Steuerung Szenen auslösen soll. Bevor irgendein Gerät ausgesucht wird, ist eine Frage zu klären: Was muss noch funktionieren, wenn das Netzwerk gerade nicht funktioniert?

Diese eine Antwort teilt die Anlage auf. Bedienen, Schalten und Fahren gehören auf die Buslinie, weil sie dort ohne fremde Voraussetzungen laufen. Visualisierung, Szenenlogik über Gewerke hinweg und der Zugang für die Inbetriebnahme gehören auf IP, weil sie einen Rechner ohnehin voraussetzen. Reicht im Haus eine einzige Linie, braucht es kein Routing — dann ist eine Schnittstelle für den Zugang alles, was an IP gebraucht wird. Erst nach dieser Aufteilung stehen Geräte, Router und Netzteile an.

Und noch etwas wird in dieser frühen Phase entschieden, obwohl es danach jahrelang niemanden beschäftigt: Wem gehört die Projektdatei? Ohne sie ist jede Änderung an der Anlage Detektivarbeit, unabhängig davon, über welchen Weg die Telegramme laufen. Die Übergabe an den Kunden ist eine Vereinbarung, die in den Auftrag gehört.

Verknüpfte Inhalte

Der Standard als Ganzes — Zertifizierung, Topologie, Werkzeug und die Zahlenwerte der Buslinie — steht auf der KNX-Technologieseite. Warum Multicast im Switch behandelt werden will, klärt der Eintrag zu Multicast und IGMP, die Trennung von Netzsegmenten der Eintrag zu VLAN und Subnetz, die Speisung über die Netzwerkleitung der Eintrag zu Power over Ethernet. Die Übersetzung zwischen zwei Systemwelten behandelt der Eintrag zum Gateway.

Quellen

Die Beschreibung der Buslinie als Zweidraht-Netz mit gemeinsamer Versorgung folgt der Installationsunterlage der KNX Association, die für die KNX-Technologieseite im Volltext gelesen wurde. Die Aufteilung des Weges über IP in Tunnelling und Routing folgt der KNXnet/IP-Festlegung derselben Herausgeberin; sie war in diesem Lauf nicht abrufbar, weshalb die netzseitigen Zahlenwerte unter Prüfvorbehalt stehen.