Energy Harvesting

Wie sich batterielose Funknetzwerke einfach in Anwendungen einbinden lassen

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Die Middleware enthält drei verschiedene CHANNEL_TYPE:

  • SIGNAL – diese Kanäle übertragen physische, also messbare Werte wie z.B. Temperatur, Feuchtigkeit und Licht.
  • FLAG – stellen Werte mit nur zwei Zuständen dar. Das umfasst an/aus, oben/unten und gedrückt/nicht gedrückt; wie beispielsweise bei einem Fensterkontakt.
  • ENUM – Aufzählungen von Zuständen, Positionen, Schaltern oder jeder anderen Art von Werten, die nicht als FLAG definiert und keine physikalische Einheit sind, z.B. Daten eines Raumbediengeräts.

Sicherheit auf Abruf

Die batterielose Funktechnologie unterstützt verschiedene erweiterte Sicherheitsmechanismen für die Datenübertragung. Als sich ständig ändernder Sicherheitsmechanismus beispielsweise kann ein 16-bit oder 24-bit langer Rolling Code (RC) mit jedem Telegramm hochgezählt werden. Telegrammheader, Telegrammdaten und der aktuelle Rolling Code bilden wiederum die Basis, um einen 24 oder 32 Bit langen zahlenbasierten Authentifizierungscode zu generieren (Cypher-based Message Authentication Code, CMAC).

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128-AES-Verschlüsselungsalgorithmus schützt CMAC

Der CMAC ist ebenfalls durch einen 128-AES-Verschlüsselungsalgorithmus geschützt. Auf Basis des Codes kann das Empfangssystem ein Datenpaket eindeutig verifizieren. Diese Funktionalität schützt Netzwerke insbesondere vor Wiederholungsattacken, so genannten Replay Attacks. Ein anderer Mechanismus ist die Verschlüsselung von Datenpaketen durch den Sender. Die Daten werden über den AES-Algorithmus mit einem 128-Bit-Schlüssel verschlüsselt. Dadurch lassen sich Lauschattacken (Eaves Dropping) verhindern.

Sind Funktelegramme auf der Luftschnittstelle verschlüsselt, entschlüsselt die Middleware EnOcean Link diese, bevor ein externer Controller sie weiterverarbeitet. Die Middleware selbst wiederum kann Daten verschlüsseln, bevor sie diese auf der Luftschnittstelle verschickt. Durch diese Sicherheitsfunktionalitäten können OEMs fertige Datenverschlüsselung direkt über die Middleware in ihre Anwendungen integrieren. Somit sind diese auch für die Anforderungen kritischer Systeme geeignet.

Als Quellcode verfügbar und offen für andere Plattformen

EnOcean Link ist als Quellcode verfügbar, sodass OEMs die Lösung anpassen und Cross-Compilierungen durchführen können. Dadurch lässt sich die Middleware, die ursprünglich für Linux-basierte Systeme entwickelt wurde, auch auf andere Hardware-Plattformen übertragen. Entwickler sollten dabei folgende Schritte berücksichtigen:

  • Dateisystemspeicher – die Geräteinformationen sollten in einem nichtflüchtigen Speicher hinterlegt werden. Für die Portierung muss der Storage Manager entsprechend angepasst werden.
  • UART-Treiber – EnOcean Link arbeitet direkt mit der UART-Schnittstelle der Hardware. Für eine Portierung auf eine andere Plattform muss die Funktion „packet stream – getByte“ implementiert sein.
  • System-Timer – für die Abwicklung des Protokolls und von Time-out-Phasen muss EnOcean Link Zugriff zu einer getTime-Funktion haben, die auf Millisekunden genaue Zeitdaten liefert.

Für den Einsatz einer anderen Programmierungs-Plattform (C#, JAVA), können Entwickler native Schnittstellen aufrufen oder die EnOcean Link-Library in einen JSON-Webserver einbinden.

Eine Testversion kann kostenlos heruntergeladen werden

OEMs können die Middleware als Lizenzsoftware für jede Gateway-Applikation nutzen, um batterielose Funklösungen und -systeme in jeder verfügbaren Frequenz in ein umfassenderes Netzwerk zu integrieren, das auf anderen Kommunikationsprotokollen wie z.B. BACnet, KNX, Z-Wave, ZigBee, Bluetooth low energy oder GSM basiert. Die einzelnen Schritte zum Einsatz der Middleware erklärt ein Tutorial im Produktdatenblatt, das ebenso wie eine kostenlose Testversion mit einer Auswahl verschiedener Anwendungsprofile sowie Hinweisen zur Grundfunktionalität auf der EnOcean-Website zum Download zur Verfügung steht.

* Marian Hönsch ist Software Architect im Product Marketing bei der EnOcean GmbH in Oberhaching.

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