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26. - 28. Februar 2019 // Nürnberg, Germany

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IoT-Bus – Sicherer Kommunikationsbus zur Beleuchtungssteuerung

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Das Internet der Dinge bietet auch im Bereich der Beleuchtung neue Möglichkeiten, das alltägliche Leben angenehmer zu gestalten und neue Anwendungsideen umzusetzen. So lassen sich einzelne Lampen optimal auf die jeweiligen Bedürfnisse und Umgebungsbedingungen flexibel einstellen. Eine durchgängige Kommunikation über das Internetprotokoll IPv6 bis in die Endknoten ermöglicht eine einheitliche und standardisierte Kommunikation und vereinfacht die Umsetzung zukünftiger Anwendungen. Damit wird der direkte Zugriff über Smartphones, Tablets oder das Internet ohne umfangreiche Protokollumsetzung möglich. Der IoT-Bus ist ein IPv6-fähiger Feldbus. Durch die IP-Fähigkeit und ein deterministisches Busprotokoll, welches garantierte Reaktionszeiten bietet (Echtzeitfähigkeit), ist er für verschiedenste Anwendungen einer innovativen Gebäudeautomatisierung und Beleuchtungssteuerung bestens geeignet.

Mit dem IoT-Bus sind neue Geschäftsmodelle, wie »Light as a Service«, deutlich leichter realisierbar. Er kann die direkte Ansteuerung der Leuchtmittel in einem Gebäudetrakt übernehmen und damit individueller Lichtgestaltungen umsetzen Auch eine optimale Präsentation von Verkaufsware ist möglich. Zusätzlich kann automatisch auf die persönlichen Beleuchtungsvorlieben im Büro und im Privathaushalt eingegangen werden. Je nach Stimmung und Tageszeitpunkt können die Lichtverhältnisse individuell eingestellt werden. Ein weiterer Anwendungsfall für eine flexible Steuerung ist die intelligente und ertragsorientierte Beleuchtungssteuerung in Gewächshäusern. Dies sind nur ein paar Beispiele für eine neuartige Steuerung mit Zustandsüberwachung, bei denen der IoT-Bus einen entscheidenden Mehrwert schaffen kann.

Bei neuen LED Leuchtmitteln, bei denen die Spannungsversorgung mittels Gleichstrom im Kleinspannungsbereich erfolgt, kann eine kombinierte Kommunikation und Energieversorgung der Leuchtmittel und der IoT-Bus Knoten erfolgen. Durch Einsatz des Funkprotokolls IEEE 802.15.4 auf dem drahtgebundenen IoT-Bus, wird die Brücke zwischen der drahtgebundenen und der drahtlosen Welt geschlagen. Somit können in Zukunft zusätzliche Sensoren, wie Präsenzmelder, Temperatursensoren oder Helligkeitssensoren aber auch der ganz normale Lichtschalter über Funk kommunizieren und flexibel ohne zusätzliche Leitungsführung an den IoT-Bus angebunden werden. Die aktivierbare Verschlüsselung der Kommunikation mittels standardisierter Verfahren schafft Sicherheit gegenüber Cyberangriffen.

Der IoT-Bus ist ein Feldbus mit IPv6-Unterstützung und integriertem Sicherheitskonzept. Er kombiniert die Vorteile der nativen Internet-Protokoll-Unterstützung mit den Vorteilen eines Feldbusses hinsichtlich Reichweite, Zuverlässigkeit, Robustheit, geringer Latenz und einfacher Installation. Mit dem IoT-Bus lassen sich Netzwerke über eine Distanz von bis zu 500 Metern bei einer Datenrate von 1 Mbit/s realisieren. Diese Technologie basiert auf einer Adaption des

Kommunikationsstandards IEEE 802.15.4, welcher der de facto Standard für Wireless Personal Area Networks (WPAN) und Sensornetze ist und ermöglicht somit den drahtgebundenen Einsatz dieser Protokolle. Das Konzept sieht eine Kommunikation über 2- bzw. 4- Drahtleitungen vor. Die Nutzung eines unverdrillten 4-adrigen Kabels ermöglicht zusätzlich zur Kommunikation die Spannungsversorgung der Kommunikationsknoten oder von LED Leuchten über den Bus.

Mittels eines speziellen Zugriffsverfahrens ermöglicht der IoT-Bus eine echtzeitfähige Kommunikation. Die serielle Schnittstelle nutzt den Standard nach EIA-485 (RS-485), bietet aber auch hier Anpassungsmöglichkeiten an weitere Schnittstellen. Durch Einsatz des IPv6 Protokolls und den darauf aufsetzenden Transportprotokollen stehen die standardisierten Schnittstellen wie MQTT-S, MQTT, CoAP, und weitere zur Verfügung.

Beleuchtungsanlagen werden mit dem IoT-Bus fit für das neue digitale Zeitalter.

Weitere Informationen unter: www.iis.fraunhofer.de/iotbus

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