Mesh (vermaschtes Funknetz)

Was ist ein Mesh — und was ändert die Netzform an der Planung einer Funkanlage im Haus?

Ein Mesh ist ein Funknetz, in dem die Geräte fremde Nachrichten weiterreichen. Erreicht ein Sensor die Zentrale nicht direkt, nimmt ein Gerät dazwischen die Nachricht an und gibt sie weiter, bis sie ankommt. Die Netzform ist damit die Antwort auf eine Frage, die jede Funkanlage im Gebäude stellt: Was passiert, wenn zwei Wände zwischen Sender und Empfänger stehen?

Stell Dir vor, Du willst jemandem am anderen Ende einer lauten Halle etwas sagen. Rufen bringt nichts. Also sagst Du es der Person neben Dir, die sagt es der nächsten, und so kommt Deine Nachricht an. Genau das machen die Geräte in einem vermaschten Funknetz. Wichtig dabei: Weitergeben kann nur, wer wach ist — und wach sind im Haus nur die Geräte an der Steckdose. Was mit Batterie läuft, schläft fast immer und hört nur ab und zu kurz hin. Deshalb wird so eine Anlage mit jedem eingesteckten Gerät zuverlässiger, aber nicht mit jedem zusätzlichen Fenstersensor.

Ausführliche Erklärung

Was die Netzform festlegt

Drei Formen kommen im Haus vor. Im Stern hängt jedes Gerät direkt an der Zentrale; was die Zentrale nicht hört, ist verloren. Im Bus hängen alle Teilnehmer an einer gemeinsamen Leitung — die verdrahtete Welt von KNX und DALI arbeitet so. Im Mesh hat jedes Gerät mehrere mögliche Nachbarn, und welcher Weg im Einzelfall benutzt wird, entscheidet das Netz selbst.

Daraus folgen zwei Eigenschaften, die im Verkaufsgespräch gern zusammengeworfen werden, aber verschiedene Ursachen haben. Die Reichweite wächst, weil die Strecke in Abschnitte zerfällt: Gefunkt wird jeweils von einem Gerät zum nächsten, und nie über die ganze Strecke vom Keller bis unters Dach. Die Ausfallsicherheit wächst, weil es zu jedem Ziel mehrere Wege gibt: Fällt eine Verbindung aus, weicht das Netz nach Darstellung der Thread Group auf einen anderen Weg aus.

Die Sterntopologie ist deshalb nicht die schlechtere Wahl. Z-Wave hat mit Long Range ausdrücklich eine Sternform neben das klassische Mesh gestellt, und die Z-Wave Alliance führt Routing dort als nicht unterstützt. Wer den Stern wählt, kauft eine einfache Fehlersuche: Jedes Gerät hat genau einen Weg, und wenn er nicht funktioniert, weiß man sofort, welcher es war.

Wer weiterreichen darf

Die Rolle im Netz hängt an der Stromversorgung, und dieser eine Satz erklärt die meisten enttäuschten Erwartungen. Ein Gerät, das weiterreicht, muss ständig empfangsbereit sein. Ein Batteriegerät ist das nicht: Es schläft, wacht kurz auf, meldet seinen Zustand und legt sich wieder hin — anders hielte keine Knopfzelle mehrere Jahre.

Alle drei Funkwelten der Haustechnik ziehen diese Grenze, nur mit verschiedenen Wörtern. Die Zigbee-Spezifikation kennt Koordinator, Router und Endgerät; Router ist jedes dauerhaft versorgte Gerät, vom Zwischenstecker bis zur Deckenleuchte. Thread unterscheidet Router und Endgeräte, wobei Router laut Thread Group nicht zum Schlafen ausgelegt sind und Endgeräte über einen Eltern-Router kommunizieren, statt selbst weiterzuleiten. Bei Z-Wave prüft der Instandhaltungs-Algorithmus die dauerhaft versorgten Geräte, und die Installationsanleitung von Silicon Labs nennt das Einsetzen eines zusätzlichen Zwischengeräts als reguläre Abhilfe, wenn ein Gerät schlecht angebunden ist.

Die Belastbarkeit eines Mesh hängt damit an der Verteilung der dauerhaft versorgten Geräte im Grundriss und nicht an ihrer Zahl. Zwanzig Sensoren im Keller verbessern nichts, während eine einzige Steckdose im Flur zwischen zwei Gebäudeteilen die Verbindung überhaupt erst herstellen kann.

Selbstheilung — und wo sie endet

Selbstheilung heißt, dass das Netz einen ausgefallenen Weg selbst durch einen anderen ersetzt. Wie es das tut, unterscheidet sich grundlegend, und der Unterschied wird in der Praxis spürbar.

Thread arbeitet vorausschauend: Alle Router tauschen regelmäßig kurze Nachrichten über Verbindungsgüte und Wegkosten aus, sodass jeder Router die Wege zu allen anderen kennt. Fällt ein Weg aus, wird unmittelbar der nächstgünstige genommen. Die Thread Group begründet diese Bauweise ausdrücklich damit, dass die bedarfsweise Wegsuche in stromsparenden Funknetzen teuer ist, weil sie das Netz flutet.

Z-Wave arbeitet auf Zuruf und zeigt damit genau diese Kosten. Die Zentrale führt eine Wegetabelle aus der Installation; scheitert ein Weg endgültig, sucht das Verfahren Explorer Search einen neuen — als Rundruf durch das gesamte Netz, typisch binnen 300 Millisekunden, im schlechten Fall nach 3,5 Sekunden. Silicon Labs beschreibt es ausdrücklich als letztes Mittel wegen der erheblichen Netzlast, und der Instandhaltungs-Algorithmus verschiebt größere Reparaturen bewusst auf Zeiten, in denen im Netz nichts los ist.

Drei Grenzen bleiben in beiden Fällen. Selbstheilung ersetzt einen ausgefallenen Weg, aber keinen fehlenden — wo nie ein zweiter Nachbar war, gibt es nichts auszuweichen. Sie hat eine Obergrenze: Thread lässt höchstens 32 aktive Router in einem Netz zu, egal wie viele Geräte an der Wand hängen. Und sie greift nur innerhalb eines Netzes: Entsteht im Haus versehentlich ein zweites, schwächt die Zersplitterung nach Darstellung der Thread Group Widerstandsfähigkeit und Erreichbarkeit beider Hälften — aus einem gut vermaschten Netz werden zwei dünne, und kein Heilungsverfahren merkt davon etwas.

Häufiges Missverständnis

„Je mehr Geräte, desto stabiler das Mesh." Der Satz stimmt nur für dauerhaft versorgte Geräte, und selbst dort nur bis zur Obergrenze der jeweiligen Funkwelt. Batteriegeräte erhöhen die Zahl der Teilnehmer, ohne einen einzigen zusätzlichen Weg zu schaffen — sie bringen also zusätzliche Last ins Netz, ohne eine Reserve anzulegen. Die brauchbare Frage vor dem Kauf ist deshalb eine Ortsfrage: Wo hängt das nächste Gerät dauerhaft am Strom?

„Ein Mesh heilt sich selbst, also muss man es nicht planen." Die Heilung wählt unter den Wegen aus, die es gibt, aber sie baut keinen. Ein Grundriss mit einem einzigen dauerhaft versorgten Gerät zwischen zwei Gebäudeteilen hat an dieser Stelle keine Alternative, und der Ausfall genau dieses Geräts trennt das Netz — die Selbstheilung meldet das nicht, sie findet nur nichts mehr.

„Mesh ist Mesh." Das Wort steht auch auf WLAN-Verpackungen und meint dort etwas anderes: mehrere Zugangspunkte, die laut Wi-Fi Alliance als ein einheitliches Netz auftreten, Endgeräte zum besten Zugangspunkt führen und die Netzstruktur an veränderte Bedingungen anpassen. Zweck ist der Datenverkehr im Haus — Videostreams, Telefonate, Downloads. Das Mesh der Haustechnik überträgt Schaltbefehle und Messwerte bei einem Bruchteil der Datenrate und einem Bruchteil der Leistungsaufnahme. Ein WLAN-Zugangspunkt verbessert deshalb kein Zigbee-Netz, auch wenn beide Geräte im selben Flur stehen.

Nicht zu verwechseln mit

Mesh-WLAN: mehrere Zugangspunkte für den Datenverkehr im Hausnetz. Gleiche Netzform, anderer Zweck, andere Datenraten — und keine Verbindung zur Haustechnik-Welt.
Sterntopologie: jedes Gerät hat genau einen Weg zur Zentrale. Z-Wave Long Range zeigt, dass das eine bewusste Entscheidung sein kann und nicht bloß eine abgespeckte Bauform.
Repeater: im WLAN und in der Funkfernbedienung ein eigenes Gerät, das ein Signal wiederholt. Im Mesh der Haustechnik ist das Weiterreichen eine Rolle, die ohnehin vorhandene Geräte übernehmen.
Bus: die verdrahtete Gegenform. Alle Teilnehmer hängen an einer Leitung, es gibt keine Wegewahl und damit auch nichts zu heilen — dafür ist der Weg planbar und nachmessbar.

In der Planung

Ein Neubau bekommt Beschattung, Licht und Fensterkontakte über Funk; die Zentrale steht im Technikraum im Untergeschoss, die Rollläden liegen im Obergeschoss, dazwischen eine Stahlbetondecke.

Die Konzeptfrage kommt zuerst: Welche Funktionen müssen auch dann laufen, wenn die Verbindung eine Stunde ausfällt? Beschattung nach Zeitplan gehört meist dazu, eine Lichtszene selten. Was zwingend laufen muss, gehört an eine verdrahtete Strecke oder an eine Steuerung, die im selben Geschoss steht — diese Entscheidung fällt vor jeder Funkfrage.

Dann die Verfahrensfrage: Reicht ein Mesh über die Decke hinweg? Die Antwort hängt daran, ob im Treppenhaus oder im Flur des Obergeschosses ein dauerhaft versorgtes Gerät vorgesehen ist. Ist dort nur Batteriebetrieb geplant, gibt es keinen Weg, den das Netz heilen könnte. Die Abhilfe steht in derselben Zeile wie das Problem: eine geplante Steckdose an der richtigen Stelle, im Zweifel zwei, damit der Ausfall eines Geräts nicht die halbe Anlage abhängt.

Erst danach die Gerätefrage, und die ist die einfachste: Welches dauerhaft versorgte Gerät steht dort ohnehin? Eine Deckenleuchte, ein Zwischenstecker, eine Wandsteuerung — alles davon reicht weiter, sobald es zur gewählten Funkwelt gehört. Ein zusätzlicher Kasten ist selten nötig, eine zusätzliche Steckdose in der Elektroplanung dagegen oft.

Verknüpfte Inhalte

Wie sich die vier Funkwelten des Smart Home unterscheiden, steht in Funkstandards im Smart Home. Die Netzform je Welt beschreiben die Einträge zu Zigbee, Z-Wave und Thread. Wo ein Funknetz auf das Hausnetz trifft, gelten dessen Regeln — nachzulesen in den Heimnetzwerk-Grundlagen und, für die Übersetzung zwischen zwei Welten, im Eintrag zum Gateway.

Quellen

Die Netzform, die Rollentrennung nach Stromversorgung und die Obergrenze von 32 aktiven Routern stammen aus dem technischen Whitepaper der Thread Group vom Mai 2020; die Folgen einer Netz-Zersplitterung aus deren Whitepaper zu Thread 1.4 vom September 2024. Die drei Zigbee-Rollen stehen in der Zigbee-Spezifikation in der Revision 23 vom 15. März 2023. Die Angaben zur Wegsuche, zur Netzlast der Reparatur und zum Einsetzen eines Zwischengeräts stammen aus der Installationsanleitung INS12712 von Silicon Labs in der Fassung 6 vom 2. März 2018, die Abgrenzung von Mesh und Sternform bei Z-Wave von der Z-Wave Alliance. Was Mesh-WLAN bezeichnet, steht bei der Wi-Fi Alliance.