Kommunikationsprotokoll

Ein sicher vernetztes Smart Home mit Lemonbeat

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Die Kommunikation erfolgt im 868-MHz-Band

Der Physical Layer von Lemonbeat verwendet die Frequenzen im 868-MHz-Band von 863 bis 870 MHz, setzt allerdings nicht auf dem bekannten Wireless-M-Bus (wMBus) auf, der ebenfalls in diesem Frequenzband angesiedelt ist. Stattdessen wurde ein neuer Standard entwickelt, der einen MAC-Layer mit 128-Bit AES-Verschlüsselung verwendet. Dank des sicheren Schlüsselaustausches ist eine verbesserte Sicherheit garantiert.

Zusätzlich wird für die Übertragung ein Channel-Hopping über 32 Funkkanäle benutzt, was zu einer erhöhten Robustheit führt und gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet, das 1-Prozent-Duty-Cycle-Limit zu umgehen. Die ebenfalls vorhandene Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction) verbessert die Zuverlässigkeit weiter. Batteriebetriebene Geräte profitieren von den Ultra-Low-Power-Modi, die durch neuentwickelte Wake-On-Radio-Methoden ermöglicht werden. Eine andere Besonderheit von Lemonbeat ist die Möglichkeit, dass der eigene RF-Layer durch andere, ebenfalls IP-basierende Übertragungsmöglichkeiten wie WiFi, Bluetooth oder Ethernet ersetzt oder ergänzt werden kann. Das gilt insbesondere auch für neue und zurzeit noch unbekannte Protokolle und Geräte. Inkompatibilitäten sollten damit der Vergangenheit angehören.

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Unterschiedliche Anwendungen sind möglich

Der Einsatz von Lemonbeat ist in vielen Applikationen möglich. Angefangen bei relativ einfachen Schaltern, die mehrere Endgeräte steuern, über kalendergesteuerte Temperaturregelungen bis hin zu aufwendigen Lichtsteuerungen mit Bewegungs- und Helligkeitssensoren. Viele Hersteller haben dieses Protokoll und die zugehörige Smart Device Language (LsDL) bereits in ihren Produkten eingesetzt. Neben der durch den benutzten Frequenzbereich recht großen Reichweite von bis zu 1,7 km spielten in erster Linie die einfache Programmierung durch XML, das Sicherheitskonzept und die Zukunftssicherheit durch die Verwendung von IP-basierten Kommunikationsprotokollen eine wesentliche Rolle bei der Entscheidung.

Ein Beispiel für die erfolgreiche Implementation von Lemonbeat ist die IoT-Plattform von Seluxit. Dazu gehören das Gateway, ein einfaches Standardprodukt oder eine OEM-Version, und die Middleware, die auf Cloud-basierten Servern läuft. Die Hauptaufgabe des Gateways besteht darin, die von den verschiedenen Sensoren im Netzwerk über das Lemonbeat-Protokoll gelieferten Daten zusammen zu führen und zu vereinheitlichen, wobei die Sensoren ebenfalls untereinander, mit externen Geräten oder auch mit dem Benutzer kommunizieren können. Um das System auch bei einer unterbrochenen Internetverbindung lauffähig zu halten, ist die Middleware teilweise auf dem Gateway vorhanden.

Ein weiteres Einsatzbeispiel ist das Gardena-Smart-System zur vollautomatischen Gartenbewässerung und Rasenpflege aus der Ferne. Es besteht aus einem Gateway, einem automatischen Bewässerungssystem, einem Sensor zur Messung von Bodenfeuchte, Lichtstärke und Temperatur, einem Mähroboter und schließlich einer Smartphone-App. Alle Geräte kommunizieren untereinander über Lemonbeat, das vom Hersteller neben der einfachen Programmierbarkeit auch wegen der Möglichkeit eines Softwareupdates „Over the Air“ ausgewählt wurde. Durch die Modularität lassen sich später zusätzliche Sensoren oder Services leicht einbinden.

Eine einheitliche Kommunikation im Internet der Dinge

Mit der Etablierung des Lemonbeat-Protokolls und der zugehörigen Smart Device Language ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu einer einheitlichen Kommunikation im Internet der Dinge und hier auch vor allem für das Smart Home gemacht worden. Die offene Spezifikation, die Zukunftssicherheit durch freie Erweiterbarkeit, die Energieeffizienz und die Unabhängigkeit von Zwischenlayern oder Übertragungsprotokollen macht Lemonbeat als Standard wohl für viele Entwickler von vernetzten Geräten für das Internet der Dinge attraktiv. Die bisher erfolgten Implementationen weisen zumindest darauf hin.

Der Beitrag ist nach Unterlagen der Firmen Seluxit, Lemonbeat und RWE-Effizienz entstanden.

* Richard Oed arbeitet nach 24 Jahren in der Elektronik jetzt als freier Fachjournalist.

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