Kommunikationsprotokoll

Ein sicher vernetztes Smart Home mit Lemonbeat

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Wie Lemonbeat entstanden ist

Entstanden ist Lemonbeat aus der durch mehrere hunderttausend gelieferten Geräte der Home-Automation gewonnenen Erfahrung der RWE, wobei die weitere Normierung und Unterstützung mittlerweile durch die eigenständige Lemonbeat GmbH weitergeführt wird. Ausgehend von der Überlegung, was tatsächlich für ein Kommunikationsprotokoll für die Home-Automation notwendig ist, wurde schnell klar, dass identische Anforderungen auch im Umfeld des IoT bestehen und diese ebenfalls von einem unkomplizierten und offenen System profitieren würden.

Während der Entwicklung des Standards wurde ein entsprechend großer Wert auf eine einfache Integration einer Vielzahl von Geräten unterschiedlichster Hersteller und sehr hohe Sicherheitsstandards gelegt, und zwar unabhängig davon, ob der Einsatz in der Industrie oder für Consumer erfolgt. Ziel war es, eine offene, universelle Sprache und ein offenes, universelles Protokoll für das Internet der Dinge zu entwickeln.

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Inhaltlich werden dabei die bisher größten Hindernisse adressiert: Sicherheit, Robustheit, Wechselwirkungen mit anderen Techniken oder die Reichweite. Daraus resultierte ein sehr modulares System, das durch die Entwicklung der unabhängigen „Lemonbeat smart Devices Language“ für den Applikation Layer die Vermischung unterschiedlichster Techniken erlaubt, also auch einen Einsatz in Verbindung mit WLAN, Bluetooth oder Thread.

Geräte beschreiben sich und ihre Services in XML

Der Application Layer und LsDL setzen auf bereits bekannten und erprobten Normen wie XML (Extensible Markup Language), XSD (XML Schema Definition) und EXI (Efficient XML Interchange, ein Format für die binäre Repräsentation von XML Information Sets) der W3C auf. Die auf diese Weise eingebundenen Geräte beschreiben sich und ihre Services dabei selbst in XML und ermöglichen so serviceorientierte Interfaces. Die Sicherheit ist dabei auf der Layer-Ebene implementiert. Durch die Erweiterbarkeit ist das Gesamtsystem leicht (re-)konfigurier- und skalierbar. Neue Geräte und Dienste lassen sich ebenso leicht einbinden, wie bestehende auf den neuesten Stand zu bringen oder mit zusätzlicher Funktionalität auszustatten.

Durch die Verwendung des binären Formates EXI statt XML zur Übertragung der Daten wird eine Kompressionsrate von ungefähr 90 Prozent erreicht, wobei die Kompression verlustfrei erfolgt. Nicht zuletzt führt dies zu einer nicht unerheblichen Energieeinsparung, was längere Batterielaufzeiten ermöglicht.

Die Netzwerkfähigkeit wird durch die Verwendung der bekannten Protokolle TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) und UDP/IP (User Datagram Protocol) erreicht. Beim Internetprotokoll ist neben der Version 4 (IPv4) auch die Version 6 (IPv6) voll implementiert und damit kann die Funktionalität im Netzwerk als zukunftssicher angesehen werden. Das Network Time Protocol (NTP) zur Zeitsynchro-nisation wird ebenso unterstützt. Die Netzwerkdienste sind Multicastfähig. Als Applikationslayer ist Lemonbeat mit allen IEEE Standards kompatibel, die den Einsatz von IPv6 erlauben, also beispielsweise IEEE 802.3 (Ethernet) oder IEEE 802.11 (Wi-Fi). Des Weiteren wird auf den jeweils zutreffenden Normen der IETF (Internet Engineering Task Force), wie etwa RFC 2080 oder RFC 5342, aufgebaut.

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