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Funknetz mit IP als Basis

4. März 2016, 13:11 Uhr | Harry Schubert

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Zertifizierung von Thread-Produkten

Um die Interoperabilität auf Netzwerkebene zu gewährleisten, müssen alle Thread-fähigen Geräte zertifiziert werden, bevor sie das "Thread certified"-Logo verwenden dürfen. Im Zertifizierungsverfahren werden Kommissionierung, Netzwerkfunktionen, Interoperabilität und der Betrieb im Netzwerk validiert. Dieses Testprogramm deckt Komponenten wie Software Stacks und -Module ebenso ab wie Endgeräte. Um diesen Prozess so weit wie möglich zu vereinfachen, haben Mitglieder der Thread Group Zugriff auf standardisierte Testverfahren und eine Muster-App zur Kommissionierung. Alle Zertifizierungen werden in einem von der Thread Group anerkannten, unabhängigen Testlabor vorgenommen.

Hard- und Software für die Entwicklung von Thread-Geräten

Als Gründungsmitglied der Thread Group hatte Freescale an der Definition der Spezifikation und der Entwicklung eines interoperablen Protokoll-Stack mitgearbeitet. Mit der Übernahme von Freescale führt nun NXP die Arbeit fort und bietet unterschiedliche Mikrocontroller an, die alle für Thread Routers, Border Routers und Endgeräte benötigten Komponenten enthalten. So genügt beispielsweise zur Realisierung von Thread-Endknoten und -Routers ein einziger Mikrocontroller der Baureihe Kinetis W. Sie basiert auf einem ARM-Prozessorkern Cortex-M4, enthält einen HF-Transceiver für IEEE 802.15.4 und bietet ausreichend Speicher für Thread Stack und Applikationscode, so dass kein weiteres IC benötigt wird. Für Thread-Geräte, die mehr Speicher fordern oder umfangreiche Funktionen bieten, eignet sich der HF-Transceiver für IEEE 802.15.4 MCR20 von NXP. Dieser Funk-Baustein für 2,4 GHz wurde für die direkte Zusammenarbeit mit einem Mikrocontroller konzipiert, sodass Entwickler den für ihr Gerät optimal passenden Mikrocontroller auswählen können.

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Damit lassen sich sowohl Thread-Endknoten und Routers als auch Border Routers realisieren. Je nach Applikation und Anforderungsprofil können Border Routers auf Mikrocontrollern mit FreeRTOS oder Linux als Betriebssystem implementiert werden. Ein Linux-basierter Border Router bietet z.B. zusätzlichen Spielraum für Funktionen wie Datenmanagement und -analyse, Ereignisverarbeitung und Cloud-Anbindung. Für einen Border Router auf RTOS-Basis eignet sich z.B. der Mikrocontroller Kinetis K64 von NXP mit integrierter Ethernet-Schnittstelle. Ein leistungsstärkerer Linux Border Router lässt sich auf der Basis des Applikationsprozessors i.MX 6UL von NXP mit einem Cortex-A5-Prozessorkern realisieren (Tabelle).

Neben der Hardware bietet NXP auch die Software zur Implementierung von Thread an. Der Protokoll-Stack von NXP, einer der ersten erhältlichen und vollständig zertifizierten Stacks für Thread, umfasst alle in einem Thread-Netzwerk benötigten Funktionen. Er wurde in Bezug auf Stromaufnahme, Skalierbarkeit und Robustheit optimiert. Für einen zuverlässigen Datentransfer innerhalb des Thread-Netzwerks, wie auch nach außen, enthält der NXP Thread Stack Applikationen auf der Basis des Constrained Application Protocol (CoAP). Damit ist speziell für kleine Funksysteme, wie sie in Smart-Home-Anwendungen typisch sind und die mit wenig elektrischer Energie auskommen müssen, eine Kommunikation über das Internet möglich.

Nach Unterlagen von S. Neidig (NXP)