Internet of Things

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Übersicht

Als Entwickler von Modulen und Lösungen für vernetzte Anwendungen war PHYTEC von Anbeginn an der Entwicklung des Internet of Things beteiligt. Mit den Modulen phyWAVE und phyGATE stehen die ersten PHYTEC-Produkte für die Vernetzung industrieller Anlagen und für den Sprung ins Internet der Dinge vor der Serienreife.

Kunden profitieren beim Einsatz der PHYTEC Module von den in der Entwicklung erbrachten Vorleistungen wie Funkzulassung, Kompatibilität, Serientests und der erfolgreichen Erprobung in der Praxis. Darüber hinaus beobachten wir die Trends am Markt und geben Orientierung bezüglich der Vielzahl an Optionen und Protokollen.

Standards für IoT

IPv6 Adress
IPv6 Adress
Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/IPv6

Denn der durchschlagende Erfolg des „Internet of Things“ hängt davon ab, dass sich Standards etablieren, auf Basis deren sich die Daten von verschiedenen Herstellern, Produkten und Bereichen miteinander kombinieren lassen.

PHYTEC setzt dabei auf IPV6. Das Protokoll ermöglicht die theoretische Erreichbarkeit von Aktoren weltweit und ist damit eine neue Evolutionsstufe in der Kommunikation von Einzelteilnehmern. Darüber hinaus portieren wir stets jeweils führende Standards und Software-Systeme auf unsere Hardware, um die Interoperabilität unserer Produkte für das Internet of Things sicherzustellen. Wir stehen mit unserem Know-how bei der Auswahl des für Ihr Projekt optimalen Übertragungsprotokolls an Ihrer Seite und behalten neben den technischen Details auch Marktakzeptanz und Herstellerunterstützung im Blick. PHYTEC übernimmt die Implementierung der Protokolle in Ihre Lösungen. Dabei setzen wir auf offene Standards wie IEEE 802.15.4, IPV6, COAP und MQTT.

Das Internet der Dinge ist für uns kein Neuland, sondern die Konsequenz unserer Entwicklungsarbeit – Embedded solutions von PHYTEC: Module und Vorleistungen für Ihre vernetzten Anwendungen.

Thread Network

Thread definiert keinen neuen Standard, sondern fasst vorhandene, offene Standards (von IEEE und IETF) zusammen. Dadurch können die Geräte mehrerer Hersteller miteinander kommunizieren.

Thread fasst verschiedene offene Standards (der Organisationen IETF und IEEE) zusammen um einen einheitlichen, interoperablen drahtlosen Netzwerkstack zu definieren. Wesentliche Merkmale von Thread sind die Verwendung des IPv6 Protokolls, sowie des energieeffizienten drahtlosen IEEE 802.15.4 PHY/MAC Standards. Durch die Verwendung von IPv6 können Komponenten im Thread Netzwerk einfach an bestehende IT-Infrastruktur angebunden werden. Dabei fasst Thread Netzwerklayer vom Physical- bis Transportlayer zusammen. Als Transportlayer dient UDP; darauf aufbauend können verschiedene Anwendungslayer wie z.B. COAP oder MQTT-SN verwendet werden. Auch Proprietäre Layer wie z.B. Nest Weave sind denkbar. Layer, die bei allen Anwendungen zumest gleich sind und der Infrastruktur dienen werden so mittels Thread einheitlich definiert. Anwendungslayer hingegen werden je nach Anforderungen implementiert. (evtl. Durch diese Architektur wird eine größtmögliche Flexibilität in Bereichen des IoT und Home Automation erreicht.)

Innerhalb dieser von Thread verwendeten Netzwerklayer werden die beiden Sicherheitsmechanismen MAC layer encryption und Datagram Transport Layer Security (DTLS) verwendet. MAC Layer encryption verschlüsselt dabei alle Inhalte oberhalb des PHY/MAC layers. DTLS wird in Verbindung des UDP Protokolls umgesetzt und verschlüsselt Anwendungsspezifische Daten, jedoch keine Paketdaten
aus den unteren Layern (IPv6). Thread ermöglicht außerdem mesh Network Topologien.  Routingalgorithmen sorgen dafür dass Nachrichten innerhalb eines Netzwerk anhand der IPv6 Adresse den Zielnode erreichen. Bei Ausfällen einzelner Nodes wird die Netzwerktopologie von Thread adaptiv
geändert um die Integrität des Netzwerks zu erhalten. Boarderrouter, die die Verbindung zur Ethernet oder Wifi basierten Umwelt herstellen können ebenfalls mehrfach vorhanden sein. Dadurch wird im gesamten Netzwerk die Zuverlässigkeit durch Redundanz erreicht. Durch die Mesh Network Topologie und sehr kostengünstige Nodes lässt sich Thread ideal im Home Automation Bereich einsetzen. Folgendes Bild zeigt einen möglichen Aufbau einer solchen Topologie. Rechteckige Kästchen stellen dabei Border-Router dar (z.B. phyGATEAM335| i.MX 7|K64 bzw. phySTICK), die zwei im Bild erkennbaren
Boarder Router stellen die Verbindung zur IT Infrastuktur via Ethernet oder Wifi her. Fünfecke stellen Nodes (z.B. phyWAVE+phyNODE) dar, die immer Erreichbar sind und Nachrichten innerhalb des
Thread Mesh Netzwerks weiterleiten können. Runde Nodes (z.B. phyWAVE+phyNODE) sind Nodes die zum energiesparen konfiguriert sind und lange Zeit mit einer Batterie versorgt werden können.