In het eerste van deze reeks artikelen over KNX IoT leggen Bruno Johnson en Wouter van der Beek uit hoe KNX snel is uitgegroeid tot de toonaangevende draadloze IoT-oplossing voor commerciële gebouwenautomatisering.
In de laatste jaren is digitale transformatie een van de belangrijkste strategische onderwerpen op de agenda’s van bestuursvergaderingen. De mogelijkheid om vanuit cloudgebaseerde toepassingen digitale diensten te ontwikkelen, vereist op het internetprotocol (IP) gebaseerde netwerkverbindingen met randapparatuur die de klanteninterface wordt. Bedrijven van alle soorten en maten in commerciële gebouwenautomatisering vragen al lang om draadloze IoT-oplossingen om dit mogelijk te maken.
Het wachten is eindelijk voorbij en de kans is hier en nu, met de lancering van KNX IoT Point API (KNX IoT). Dit is een nieuwe toevoeging aan de reeks fysieke KNX-transmissiemedia. Het transmissiemedium is IPv6 (de latere internetprotocolstandaard). Dit garandeert de toekomstbestendigheid van KNX omdat het op IT-apparatuur en alle gangbare fysieke IP-transporten kan worden gebruikt.
KNX Association sloot een contract af met Cascoda, een IoT-halfgeleider- en communicatiebedrijf in het VK, dat gedurende 12 jaar toonaangevende kennis op dit gebied heeft opgebouwd. Het doel was om de KNX IoT Point API opensource softwarestack te ontwikkelen, waardoor het zichzelf katapulteert tot de toonaangevende draadloze IoT-oplossing voor commerciële gebouwenautomatisering. De nieuwe opensource softwarestack is gebaseerd op de robuuste, beproefde Thread Mesh LPWAN draadloze standaard. Deze werd uitgebreid met beveiliging op bankniveau en alles wat nodig is opdat het product een perfecte fit voor KNX-gebruikers zou zijn.
Bovendien garandeert KNX IoT de interoperabiliteit met bestaande bekabelde of draadloze KNX-infrastructuur. Het gebruikt namelijk dezelfde functieblokken en hetzelfde communicatiemodel als andere KNX-technologieën. Dit is essentieel omdat het de mogelijkheid biedt om KNX-tools, zoals de Engineering Tool Software (ETS), te gebruiken voor de configuratie van KNX-installaties, ongeacht het gebruikte transport.
Specificatie
De KNX IoT-specificatie in de KNX-systeemspecificatiegroep (3_10_5 KNX IoT Point API) beschrijft:
- een nieuwe transportlaag op basis van IPv6, bijvoorbeeld WiFi, ethernet en Thread-gebaseerde netwerken.
- een nieuw communicatie-/berichtenprotocol dat gebruikmaakt van CoAP en CBOR.
- het gebruik van dezelfde functieblokken als de andere KNX-transportlagen.
- het gebruik van dezelfde S-mode berichtensemantiek als de andere KNX-transportlagen.
- het gebruik van dezelfde configuratiegegevens om te configureren welk apparaat met welk apparaat communiceert.
Interoperabel
Zoals we in de bovenstaande paragraaf ‘Specificatie’ hebben aangetoond, brengt KNX IoT dezelfde semantische gegevens op de transportlaag over als alle andere KNX-implementaties. Dit is het belangrijkste kenmerk van KNX IoT dat de interoperabiliteit tussen KNX IoT en de andere KNX-technologieën garandeert, en tegelijkertijd de mogelijkheid biedt om dezelfde tools voor de configuratie van KNX-installaties te gebruiken, ongeacht de permutatie en combinaties van het gebruikte transport.
Veilig
Wetgevers in zowel Europa als Noord-Amerika hebben normen voor IoT-beveiliging opgesteld. Zo heeft de Europese Commissie (EC) nieuwe artikelen in de richtlijn radioapparatuur (RED) opgenomen. Deze richtlijn stelt een regelgevingskader vast voor de plaatsing van radioapparatuur die:
- via het internet, ofwel rechtstreeks ofwel via andere apparatuur, kan communiceren.
- persoonsgegevens, verkeersgegevens of locatiegegevens kan verwerken.
- gebruikers de mogelijkheid biedt om geld, monetaire waarde of virtuele valuta over te maken.
Deze bepalingen worden verplicht op 1 augustus 2024. Vanaf dan moeten de fabrikanten van radioapparatuur aan de voorschriften voldoen. KNX IoT werd ontworpen met dit en de Amerikaanse NIST -cyberbeveiligingsnormen in gedachten.
Opensource
KNX IoT wordt ondersteund door een open source softwarestack, die door KNX Association wordt gesponsord en door Cascoda wordt ontwikkeld. Gedurende een periode van zes maanden ontwikkelde Cascoda de KNX IoT opensource softwarestack en zorgde het er bovendien voor dat de specificatie op dezelfde lijn bleef. Implementaties van de stack werden met succes op de Light+Building 2022 beurs in Frankfurt gedemonstreerd. De opensource softwarestack is hier beschikbaar.
Thread-compatibel
KNX IoT werd zo ontwikkeld dat het met Thread kan werken. Thread is een protocol voor low-power draadloze meshnetwerklaag op basis van IPv6. Thread maakt directe IP-gebaseerde apparaat-naar-apparaat- en apparaat-naar-cloud-communicatie mogelijk. Het verbindt betrouwbaar honderden (of duizenden) producten en bevat verplichte beveiligingsfuncties. Thread-netwerken hebben geen single point of failure, kunnen zichzelf herstellen en herconfigureren wanneer er een apparaat wordt toegevoegd of verwijderd, en zijn eenvoudig in te stellen en te gebruiken.
Samenvatting
De voordelen van KNX IoT zijn dat de nieuwe technologie IP-gebaseerd is en dus via IT-netwerken kan worden gebruikt. Deze technologie werd ontwikkeld met gegarandeerde interoperabiliteit met bestaande KNX-technologie. Bovendien maakt ze gebruik van de nieuwste onderliggende internetgebaseerde technologieën in zijn specificatie, waardoor KNX IoT by design veilig is.
De specificatie werd speciaal voor ingebouwde apparaten ontworpen en de opensource stack die KNX IoT implementeert, blijkt met slechts 512 kB opslaggeheugen en 96 kB geheugen vrij klein te zijn.
Cascoda brengt binnenkort een ‘KNX IoT via Thread’ ontwikkelingskit uit, gevolgd door een reeks referentieontwerpen voor specifieke toepassingen. Deze ontwikkelingskit werd ontworpen met het oog op flexibiliteit en maakt het mogelijk om een enorme reeks van in de handel verkrijgbare sensoren en actoren te gebruiken, wat duizenden gebruikssituaties omvat.
Bruno Johnson en Wouter van der Beek zijn respectievelijk CEO en COO van Cascoda Limited. Cascoda is een communicatiebedrijf dat veilige IoT-halfgeleiderradio’s en -modules produceert en een voortrekkersrol speelt bij de ontwikkeling van veilige IoT-communicatiestandaarden voor smart homes en smart cities. Zijn producten lossen problemen op het vlak van bereik, betrouwbaarheid, veiligheid, vermogen en schaalbaarheid voor industrieel en commercieel IoT op door middel van gepatenteerde innovaties en de meest recente en veilige standaarden, die allemaal in goedkope, ultra-low power IoT-modules worden geïntegreerd.
