IoT-Plattform
Funkknoten, die sich selbst konfigurieren
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die MicroPNP-Plattform im Überblick
MicroPNP beinhaltet aufeinander abgestimmte Hardware und Software-Werkzeuge, die eine automatische Erkennung und Konfiguration von eingebetteten, peripheren Sensoren ins Internet der Dinge mit einer extrem hohen Netzwerkzuverlässigkeit und langen Batterielebenszeit kombinieren. Die wichtigsten Eigenschaften sind:
1. Peripherie wird ohne vorherige Konfiguration per Plug and Play integriert
MicroPNP identifiziert automatisch alle als Peripherie angeschlossenen Sensoren und Aktoren und installiert die entsprechende Software mit den Gerätetreibern [1, 2]. Die Methode basiert auf passiven elektrischen Komponenten mit geringem Leistungsbedarf und das Identifizieren einer Peripherie benötigt eine Million Mal weniger Leistung als traditionelle Verfahren wie USB oder FireWire. Zudem ist diese Methode sehr billig und flexibel. Sie erlaubt es, jeden bestehenden IoT-Sensor oder -Aktor sofort in eine MicroPNP-Peripherie umzubauen.
2. Extrem zuverlässiges vermaschtes Funknetzwerk mit äußerst geringem Leistungsbedarf
Auf Netzwerkebene nutzt MicroPNP die Funktechnik SmartMesh IP von Linear Technology [5, 6]. SmartMesh IP ist eine kommerzielle Implementierung des Verfahrens „Timeslotted Channel Hopping“ (TSCH) nach IEEE 802.15.4e. Es vereint die Fähigkeit zum Betrieb vermaschter Funknetzwerke mit der einfachen Anwendung von IPv6. Um eine hohe Datensicherheit beim Auftreten von Interferenzen, Signaldämpfung durch Mehrwegeausbreitung und weiteren Umwelteinflüssen zu ermöglichen, kombiniert TSCH ein auf Reservierung basierendes TDMA-Verfahren (Time Division Multiple Access) mit dem Kanalsprungverfahren. Durch die ständige Überwachung des Netzwerkzustands und Optimieren des TSCH-Ablaufplans für jedes Gerät kann eine MicroPNP-Plattform eigenständig mit einem Paar von AA-Batterien für rund eine Dekade arbeiten.
3. Kompatibel zu offenen Standards und Protokollen
Der MicroPNP-Protokoll-Stack in jedem Gerät ist vollständig kompatibel zu den IEEE-, IETF- und IPSO-Standards. Auf der Sicherungsschicht nutzt SmartMesh IP IEEE 802.15.4e-TSCH, wogegen der traditionelle IPv6-fähige IoT-Überbau aus IETF-6LoWPAN, UDP und CoAP zusammengesetzt ist. Zusätzlich adaptiert jede MicroPNP-Peripherie das IPSO-Datenmodell [4], das das Problem mit der Interoperabilität von heterogenen Geräten und Applikationen von Drittherstellern löst. Das IPSO-Datenmodell definiert ein gemeinsames Objektmodell, das aus einem URL-Template und einem standardisierten Satz an Datentypen besteht, die es der Applikations-Software ermöglichen, sinnvoll mit den Geräten zu interagieren, einschließlich der Software in anderen Geräten.
4. Einfache Entwicklung und Integration von Anwendungen
Eine Sammlung an Software-Bibliotheken in Java, JavaScript, C# und Python ermöglicht den umfassenden Zugang zu jedem MicroPNP-fähigen Netzwerk und erlaubt den Aufbau von Verbindungen mittels automatischer Adressübersetzung (NAT – Network Address Translation) zwischen Endgeräten (Clients) und dem MicroPNP-Netzwerk. Diese Bibliotheken sind direkt in den MicroPNP Software Stack integriert und befähigen jeden, innerhalb nur weniger Minuten komplette IoT-Systeme aufzubauen.
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