Smart Building Gateway öffnet Bluetooth-Mesh-Netzwerk durch IP-Schnittstelle

| Redakteur: Jürgen Schreier

Wo nur wenige Daten transportiert werden müssen und keine zusätzlichen Leitungen für die Energieversorgung verlegt werden können, ist Bluetooth Mesh eine interessante und energiesparende Lösung. Die aiXtrusion GmbH hat ein stationäres Gateway realisiert, das eine Kommunikation aus dem lokalen Netz oder sogar aus dem Internet möglich macht.

Das Gateway von aiXtrusion ist nicht größer ist als ein normaler Repeater.
Das Gateway von aiXtrusion ist nicht größer ist als ein normaler Repeater.
(Bild: aiXtrusion)

Bluetooth Mesh wird als eine Form der Funkkommunikation zwischen unterschiedlichen Geräten und Sensoren immer beliebter. Die Vorteile liegen auf der Hand: mehr Reichweite und eine intelligente Netzstruktur. Wo nur wenige Daten transportiert werden müssen und keine zusätzlichen Leitungen für die Energieversorgung verlegt werden können, ist Bluetooth Mesh eine interessante und energiesparende Lösung.

Mit dieser Technologie können beliebige Geräte zu Knoten eines Netzwerkes werden und untereinander kommunizieren. Zugang zum Netz, zur Steuerung oder Nutzung von Diensten bietet heute praktisch jedes bluetoothfähige Tablet oder Smartphone. Die Sauerländer Entwickler von aiXtrusion haben jetzt ein stationäres Gateway realisiert, das eine Kommunikation aus dem lokalen Netz oder sogar aus dem Internet möglich macht.

Bildergalerie

Mit Gateway Geräte im Bluetooth-Netzwerk über das Internet steuern

In einem Bluetooth-Mesh-Netzwerk kann jeder Knoten auch als Vermittler zwischen anderen Knoten fungieren und seine eigenen und Informationen anderer Knoten weiterleiten, bis diese ihren Empfänger erreichen. Bis zu 32.000 Knotenpunkte lassen sich so integrieren. Dabei wird nicht unbedingt der effektivste Weg im Netz gewählt, durch die vorhandene Redundanz aber eine erfolgreiche Weitergabe gewährleistet.

Ein wichtiges Merkmal von Bluetooth Mesh ist die dadurch mögliche Erweiterung der Reichweite. Auch wenn der Empfänger nicht direkt ansteuerbar ist, kommt die Information durch die Weitergabe über andere Teilnehmer ans Ziel. „Diese Technologie bietet uns autonomes Systemverhalten für komplexe Nutzungsszenarien“, erklärt Axel Schlüter, Geschäftsführer bei aiXtrusion. „Durch unser Gateway, das integraler Bestandteil des Netzwerkes ist, kann man jetzt sogar über das Internet und damit aus jeder denkbaren Entfernung die Geräte steuern, beziehungsweise benötigte Daten abfragen.“

Über Bluetooth Mesh zum smarten Gebäude-Management

Ein Anwendungsgebiet für Bluetooth Mesh ist das moderne Gebäude-Management. Beispielsweise wird im Smart Home die Steuerung von Raumtemperaturen, Rollladenmotoren oder anderer Aktuatorik und Sensorik möglich. Auch Beleuchtung lässt sich intelligent steuern und sogar Küchengeräte sind vermehrt mit Bluetooth-Schnittstellen ausgerüstet. Da nahezu jedes moderne Smartphone direkt Bluetooth Mesh fähig ist, werden vor Ort keine zusätzlichen Geräte wie externe Fernbedienungen benötigt.

Im Kontext des Smart Building spielt die Digitalisierung von Gebäudetechnik eine etwas andere Rolle. Hier liegt der Fokus auf der Integration und Automatisierung von Gebäudetechnik im Kontext des modernen Gebäudemanagements. Beispielsweise sind adaptive und sogar selbstlernende oder sich optimierende Steuerungsszenarien in Büros, Verwaltungs- oder Industriegebäuden möglich.

it Bluetooth Mesh lassen sich herstellerübergreifend verschiedene Geräte vernetzen, Abläufe automatisieren oder mehrere Aktionen verkettet ausführen. So schaltet sich das Licht im Büro aus, wenn Sensoren keine Bewegungen mehr registrieren und abends die Heizung heruntergefahren.

Das BT-Mesh-Gateway ermöglicht in diesem Anwendungsfall einen definierten IP-basierten Zugriff über bestimmte Schnittstellen wie über einen Facility Manager oder eine Cloud. „Diese Steuerung für Bürogebäude bietet unglaublich viele Möglichkeiten. Eine bessere CO2-Bilanz durch effiziente Energienutzung und damit auch eine Kosteneinsparung sind nur zwei von vielen Vorteilen.“

In Echtzeit abrufbare Daten und Übersichten ermöglichen es, Heizung, Raumlüftung, Kühlvorrichtungen oder andere Haustechnikgeräte dem individuellen Nutzerverhalten anzupassen. So können Energieersparnisse ohne viel Komfortverlust realisiert werden.

Gateway wird im Heimnetzwerk installiert und mit dem Internet verbunden

Das von aiXtrusion entwickelte Gateway öffnet das Bluetooth Mesh-Netzwerk für den Nutzer durch eine Schnittstelle mit IP-Technologie. „Möglich macht das der parallele Betrieb verschiedener Protokolle wie BACnet, REST, MQTT oder OPC UA. Unser Gateway setzt die Daten zwischen diesen und dem Bluetooth um“, erklärt Schlüter. „Damit nutzen wir nach außen eine gängige Technologie und werden als normale IP-Stelle erkannt. Im Mesh-Netzwerk fungiert das Device als normaler Knotenpunkt.“

Am Ende der Entwicklung steht ein Gerät, das nicht größer ist als ein normaler Repeater. Dieser wird im Heimnetzwerk installiert und mit dem Internet verbunden. „Die in Richtung Internet angebotene Anwendungsschicht wird dabei in den meisten Fällen individuell gestaltet sein. Grundsätzlich lässt sich das Gateway an die Kundenwünsche und die Anforderungen anpassen.“

Sicherheit durch Verschlüsselung des Transportwegs

Das Thema Kommunikationssicherheit ist aus Anwendersicht gleich doppelt integriert. Bei Bluetooth Mesh werden sowohl die Nachrichten selbst als auch der Transportweg verschlüsselt. Das Verfahren lässt sich von außen nicht abhören und die verwendeten Schlüssel werden zyklisch automatisch geändert. Zusätzlich wird die im Gateway verwendete Schnittstellen-Software sicherheitstechnisch an die Anforderungen des Kunden angepasst. Hier lassen sich von einer offenen Architektur zur Anbindung an Home-Automation-Systeme bis hin zu spezialisierten Industrieanwendungen alle Varianten umsetzen.

Sogar Konfiguration, Provisionierung und Updates könnten auch von Tablets als Mesh-Teilnehmer vorgenommen werden. Auch Gast-Teilnehmer können kurzfristig ins Netzwerk aufgenommen werden. Aber das sei in der aktuellen Entwicklung noch nicht vorgesehen, betont Schlüter. „Solche Features wären aber kein Hexenwerk und sind individuell für jeden Kunden umsetzbar.“

(ID:46628322)