Im ersten Teil dieser Artikelserie über KNX IoT erklären Bruno Johnson und Wouter van der Beek, wie KNX schnell zur führenden drahtlosen IoT-Lösung für die gewerbliche Gebäudeautomation geworden ist.
Die digitale Transformation ist seit einigen Jahren eines der wichtigsten Strategiethemen auf den Tagesordnungen von Unternehmensvorständen. Die Möglichkeit, digitale Dienste aus Cloud-basierten Anwendungen zu entwickeln, erfordert Internetprotokoll (IP)-basierte Netzwerkverbindungen zu Endgeräten, die zur Kundenschnittstelle werden. Unternehmen aller Formen und Größen im Bereich der kommerziellen Gebäudeautomatisierung haben nach drahtlosen IoT-Lösungen gefragt, um dies zu ermöglichen.
Das Warten hat endlich ein Ende und die Gelegenheit ist genau hier, genau jetzt, mit der Einführung von KNX IoT Point API (KNX IoT). Es handelt sich dabei um eine neue Ergänzung der Reihe der physikalischen Übertragungsmedien von KNX. Das Übertragungsmedium ist IPv6 (der spätere Internetprotokoll-Standard), was KNX zukunftssicher macht, da es auf IT-Geräten und allen gängigen IP-physikalischen Transporten verwendet werden kann.
KNX Association beauftragte Cascoda, ein in Großbritannien ansässiges IoT-Halbleiter- und Kommunikationsunternehmen, das seit 12 Jahren branchenführendes Wissen in diesem Bereich aufgebaut hat, mit der Entwicklung des Open-Source-Software-Stacks KNX IoT Point API und katapultiert sich damit zur führenden drahtlosen IoT-Lösung für die kommerzielle Gebäudeautomation. Der neue Open-Source-Software-Stack basiert auf dem robusten und bewährten Thread Mesh LPWAN-Funkstandard. Dieser wurde um Sicherheit auf Bankenniveau erweitert und bietet alles, was für eine perfekte Marktanpassung des Produkts für KNX Nutzer erforderlich ist.
Außerdem garantiert KNX IoT die Interoperabilität mit der bestehenden drahtgebundenen oder drahtlosen KNX Infrastruktur, da es die gleichen Funktionsblöcke und das gleiche Kommunikationsmodell wie andere KNX Technologien verwendet. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da es die Verwendung von KNX Werkzeugen, wie z.B. der Engineering Tool Software (ETS), für die Konfiguration von KNX Installationen ermöglicht, unabhängig von dem verwendeten Transportmittel.
Spezifikation
Die KNX IoT Spezifikation in der KNX System Spezifikationsgruppe (3_10_5 KNX IoT Point API) beschreibt:
- Eine neue Transportschicht basierend auf IPv6, z.B. WiFi, Ethernet und Thread-basierte Netzwerke.
- Ein neues Kommunikations-/Nachrichtenprotokoll unter Verwendung von CoAP und CBOR.
- Verwendung der gleichen Funktionsblöcke wie die anderen KNX Transportschichten.
- Verwendung der gleichen S-mode Nachrichtensemantik wie die anderen KNX Transportschichten.
- Verwendung der gleichen Konfigurationsdaten, um zu konfigurieren, welches Gerät mit welchem Gerät spricht.
Interoperabel
Wie im obigen Abschnitt "Spezifikation" gezeigt, überträgt KNX IoT die gleichen semantischen Daten auf der Transportschicht wie alle anderen KNX Implementierungen. Dies ist die Schlüsseleigenschaft von KNX IoT, die die Interoperabilität zwischen KNX IoT und den anderen KNX-Technologien garantiert und es gleichzeitig ermöglicht, dieselben Werkzeuge für die Konfiguration von KNX-Installationen zu verwenden, unabhängig von der Permutation und den Kombinationen des verwendeten Transports.
Sicherheit
Gesetzgeber sowohl in Europa als auch in Nordamerika haben Standards für die IoT-Sicherheit entwickelt. Zum Beispiel hat die Europäische Kommission (EC) neue Artikel in der Funkgeräterichtlinie (RED) verabschiedet, die einen regulatorischen Rahmen für die Platzierung von Funkgeräten schafft, die:
- Direkt oder über andere Geräte über das Internet kommunizieren können.
- Personenbezogene Daten, Verkehrsdaten oder Standortdaten verarbeiten können.
- Benutzern ermöglichen, Geld, monetäre Werte oder virtuelle Währungen zu übertragen.
Diese Bestimmungen werden am 1. August 2024 verpflichtend, ab diesem Zeitpunkt müssen Hersteller von funkvernetzten Geräten konform sein. KNX IoT wurde unter Berücksichtigung dieser und der US-amerikanischen NIST Cybersicherheitsstandards entwickelt.
Offene Quelle
KNX IoT wird von einem open source Software Stack unterstützt, der von der KNX Association gefördert und von Cascoda entwickelt wurde. Über einen Zeitraum von sechs Monaten entwickelte Cascoda den quelloffenen KNX IoT Software Stack und sorgte gleichzeitig dafür, dass die Spezifikation angepasst wurde. Implementierungen des Stacks wurden auf der Light+Building 2022 in Frankfurt erfolgreich vorgeführt. Der Open Source Software Stack ist hier verfügbar.
Thread-kompatibel
KNX IoT wurde so entwickelt, dass es mit Thread zusammenarbeiten kann. Thread ist ein stromsparendes drahtloses Mesh-Netzwerkprotokoll, das auf IPv6 basiert. Thread ermöglicht eine direkte IP-basierte Gerät-zu-Gerät- und Gerät-zu-Cloud-Kommunikation. Es verbindet zuverlässig Hunderte (oder Tausende) von Produkten und umfasst obligatorische Sicherheitsfunktionen. Thread-Netzwerke haben keinen einzigen Fehlerpunkt, können sich selbst heilen und neu konfigurieren, wenn ein Gerät hinzugefügt oder entfernt wird, und sind einfach einzurichten und zu verwenden.
Zusammenfassung
Die Vorteile von KNX IoT sind, dass die neue Technologie IP-basiert ist und daher über IT-Netzwerke genutzt werden kann. Sie wurde mit garantierter Interoperabilität mit der bestehenden KNX Technologie entwickelt und nutzt die neuesten internetbasierten Technologien in ihrer Spezifikation, wodurch KNX IoT von vornherein sicher ist.
Die Spezifikation wurde mit Blick auf eingebettete Geräte entwickelt, und der Open-Source-Stack, der KNX IoT implementiert, hat sich als recht klein erwiesen und läuft mit nur 512kB Speicher und 96kB Arbeitsspeicher.
Cascoda wird in Kürze ein KNX IoT over Thread Entwicklungskit und später eine Reihe von Referenzdesigns für bestimmte Anwendungen herausbringen. Dieses Entwicklungskit ist auf Flexibilität ausgelegt und ermöglicht die Verwendung einer großen Auswahl an handelsüblichen Sensoren und Aktoren, wodurch Tausende von Anwendungsfällen abgedeckt werden können.
Bruno Johnson und Wouter van der Beek sind der CEO bzw. COO von Cascoda Limited. Cascoda ist ein Kommunikationsunternehmen, das sichere IoT-Halbleiter-Funkgeräte und -Module herstellt und die Entwicklung von sicheren IoT-Kommunikationsstandards für intelligente Gebäude und intelligente Städte anführt. Die Produkte von Cascoda lösen Probleme in Bezug auf Reichweite, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Stromverbrauch und Skalierbarkeit für industrielles und kommerzielles IoT durch patentierte Innovationen und die neuesten, sichersten Standards, die alle in kostengünstige IoT-Module mit extrem niedrigem Stromverbrauch integriert sind.
