Tyska Fraunhofers Institute for Integrated Circuits IIS har utvecklat en fältbuss med stöd för internetprotokollet IPv6 och ett integrerat säkerhetskoncept. Bussen är döpt till IoT-Bus och uppges vara den första fältbussen som kombinerar IP-stöd med fördelarna hos en fältbuss, såsom lång räckvidd, hög tillförlitlighet och robusthet samt låg fördröjning.
Säker och tillförlitlig anslutning av fysiska objekt är en avgörande framgångsfaktor för tillämpningar inom sakernas Internet (IoT) och att på ett säkert sätt ansluta produktionsmaskiner med varandra över långa avstånd är en av de stora utmaningarna. I framtiden kommer många applikationer inom Industri 4.0, fastighetsautomation och energihantering att kräva terminalnoder med IP-kapacitet. Fraunhofer IIS:s IoT-Bus är en fältbuss med inbyggt stöd för IPv6 och underlättar kontinuerlig kommunikation från sensorer till molnet via TCP/IP. De standardiserade krypteringsmetoderna som används av denna IP-familj (TLS och DTLS) ger säker dataöverföring där det behövs.
Kombination av datatakt och räckvidd
I framtiden kommer många IoT-applikationer kräva datahastigheter som ligger någonstans mellan låg datatakt (upp till 20 kbit/s) för enkla fältbussar till byggnadsautomation och hög datatakt (över 100 Mbit/s). Om datatakten är för låg är IP-kapaciteten och krypteringsmöjligheten inte tillräcklig. Om bandbredden är för hög blir kommunikationskostnaderna och energiförbrukningen onödigt hög. Med sin nuvarande datatakt på 1 Mbit/s och en räckvidd på upp till 500 meter uppges Fraunhofer IIS nya IoT-bus vara idealisk för IoT-applikationer som behöver kommunicera med en mediumhög datatakt. Och tack vare ett ”data container concept” kan bussen användas som en ”fältbussförlängare” av räckvidden, vilket då till exempel tillåter överföring av CAN-meddelanden över längre sträckor.
IPv6-kapacitet och inbyggt säkerhetskoncept
En IP-kapabel terminalnod ger tydliga fördelar när det gäller direkt online-tillgång till terminalnoden eller en direktanslutning till molnet. Detta eliminerar behovet av protokollkonvertering och krypteringen kan ske kontinuerligt på transportskiktet i OSI-modellen. Genom att integrera IPv6-protokollet i Fraunhofers IoT-Bus får varje terminalnod sin egen IP-adress och kan både sända och ta emot data. Som ett resultat kan maskiner då skicka statusmeddelanden och varningar till mobila enheter, vilket gör att operatörerna kan reagera snabbt och vidta lämpliga motåtgärder för att undvika störningar.
För molnbaserade industriella tillämpningar som kräver en pålitlig och manipuleringssäker anslutning kan IoT-bussen autentiseras och krypteras genom att använda sin inbyggda kryptoprocess – såsom TLS eller DTLS. På det sättet kan data och styrkommandon säkert kommunicera i molnet.
Trådbunden och trådlös kommunikation
en Protocol consistency underlättar ett snabbt utbyte av paket mellan den trådbundna IoT-Bus och trådlösa nätverk utan behov av omfattande protokollomvandling, och när terminalnoderna nu får IP-kapacitet blir det även möjligt att använda protokoll såsom CoAP, MQTT, OPC-UA och webbtjänster på högre nivåer. Protocol consistency säkerställer att MAC-lagerkrypteringen av IEEE 802.15.4-protokollet (LR-WPAN) också bibehålls vid en förändring av överföringsmedia.
IoT-buss för olika tillämpningar
Med sina IP- och realtidsfunktioner är Fraunhofers IoT-Bus lämplig för olika tillämpningar som sträcker sig från Industri 4.0 och byggnadsautomation till energihantering. Det möjliggör säker kommunikation mellan lokal utrustning, energileverantörer såsom solcellsanläggningar, och Internet. Systemkomponenter och sensorer för tillståndsövervakning kan enligt Fraunhofer IIS lätt göras till en del av IoT via mobila ändprodukter och produktionsmaskiner som är beroende av varandra kan utbyta information via IoT-Bus. Befintliga maskiner kan göras IP-anslutna genom eftermontering.
Evolutionär kommunikationslösning
IoT-Bus evolutionära ansats möjliggör integration av ytterligare standardprotokoll. I motsats till trådlösa sensornätverk och WPAN-lösningar kännetecknas IoT-Bus av hög tillförlitlighet, robusthet och ett större utbud för punkt-till-punkt-anslutningar. När implementeringen är klar kommer IoT-bussens protokollstack finnas tillgänglig för licensiering, enligt ett pressmeddelande.
