In het vijfde artikel in deze reeks over KNX IoT leggen Bruno Johnson en Wouter van der Beek de rol van de KNX IoT router uit.
Digitale transformatie is de laatste jaren één van de belangrijkste strategiethema’s op de agenda’s van bestuursvergaderingen. De mogelijkheid om digitale diensten te ontwikkelen vanuit op de cloud gebaseerde toepassingen vereist op IPv6 gebaseerde netwerkverbindingen met randapparatuur die de klanteninterface wordt. Bedrijven in alle soorten en maten van commerciële gebouwautomatisering hebben gevraagd naar draadloze IoT-oplossingen om dit te realiseren, en KNX Association heeft hierop gereageerd door KNX IoT Point API (KNX IoT) uit te brengen.
Wat doet de KNX IoT Router?
Het eerste probleem is dat er verschillende transporten betrokken zijn in een KNX systeem, namelijk KNX TP (Twisted Pair), KNXnet/IP (IPv4), KNX RF (Radio Frequency) en KNX IoT (IPv6). De KNX IoT router maakt de verbinding tussen KNX IoT en andere KNX transporten.
Het tweede probleem is dat, hoewel het KNX IoT subsysteem semantisch gelijkwaardig is aan bestaande KNX systemen, er een noodzaak is om runtime communicatie om te zetten. Dit omvat het gebruik van KNX Secure en de KNX IoT beveiligingsmechanismen. De KNX IoT router behandelt beide problemen door verbinding te maken met de bestaande IPv4 backbone en door run time mechanismen te hanteren voor naadloze interoperabiliteit.
Backbone IPv4
Een backbone is een deel van een netwerk dat verbindingen mogelijk maakt tussen gebieden die gebieden (of subnetten) van apparaten bevatten. De backbone in ETS is de IPv4 backbone. Door gebruik te maken van de IPv4-backbone kunnen installateurs producten van honderden verschillende fabrikanten combineren met gegarandeerde compatibiliteit. Om compatibel te zijn met de bestaande installaties, hebben KNX IoT busdeelnemers hun eigen subnetten en maken ze verbinding met de IPv4 backbone. De KNX IoT Router is het apparaat dat het KNX IoT subnet verbindt met andere KNX transportmedia van het systeem zoals KNX TP. Een voorbeeld van het gebruik van IPv4 als backbone wordt gegeven in de volgende afbeelding:
Als een KNX installatie KNX IoT bevat, kan de IPv4 backbone ook gebruikt worden om het KNX IoT IPv6 bericht te transporteren. Dit is mogelijk omdat een netwerk tegelijkertijd IPv4 en IPv6 kan transporteren.
KNX IoT router
KNX routers zijn systeemcomponenten die KNX berichten omzetten tussen KNX media. De KNX IoT router doet dit tussen KNXnet/IP en KNX IoT. Het voordeel van deze aanpak is dat de bestaande KNX specificaties en bestaande busdeelnemers aan de KNXnet/IP kant gebruikt worden. Daarom hoeft de KNX IoT router enkel aan te geven hoe hij moet converteren tussen KNXnet/IP en KNX IoT. Therefore, the KNX IoT router only needs to specify how to convert between KNXnet/IP and KNX IoT. Dit wordt weergegeven in de volgende figuur:
Zonder extra informatie kan men gegevens van de net/IP kant niet converteren, omdat de net/IP kant alleen bits ontvangt die bekend zijn, zonder context. Dit wordt verholpen door meer informatie te verstrekken door de Management Client (MaC) aan de KNX IoT-router. Er is een nieuwe tabel die de volgende informatie bevat (per item):
- Groepsadres (als lijst).
- Gegevenstype, het hoofdgetal zoals gedefinieerd in Datapunttypes, bijvoorbeeld Booleaans, geheel getal, float getal, enzovoort.
- Beveiliging voor het groepsbericht voor KNX Secure (bijv. aan KNXnet/IP-zijde).
- Indicatie of authenticatie is toegepast.
- Indicatie of vertrouwelijkheid wordt toegepast.
Extra informatie om te luisteren naar de IPv4-communicatie wordt afgehandeld met een nieuw functieblok net/IP. Het functieblok net/IP bevat de instellingen voor:
- Welk multicast-adres moet worden gebruikt.
- De IPv4 backbone sleutel.
- Time to Live (TTL), bijvoorbeeld hoeveel routes een multicast-bericht mag passeren tot het wordt weggegooid.
- De IPv4 routing latentietolerantie.
- De IPv4 sync latentie fractie. Deze informatie betekent dat een cliënt alle benodigde informatie heeft om net/IP S-mode berichten te verzenden en te ontvangen.
De beveiliging en verzending aan de KNX IoT-zijde worden afgehandeld via de bestaande KNX IoT-tabellen, als volgt:
- De Auth/at Tabel om de groepssleutels te registreren.
- De Ontvanger-tabel, bv. welke info moet worden gebruikt voor de uitgaande communicatie naar de KNX IoT-kant.
- De Publisher-tabel, bv. welke info moet worden gebruikt om naar de inkomende KNX IoT-communicatie te luisteren.
- De Groepsobjecttabel, die aangeeft welke groepen worden gebruikt voor verzenden en ontvangen.
Samenvatting
Door gebruik te maken van een KNX IoT router is KNX IoT volledig interoperabel met de bestaande KNX infrastructuur. Een KNX IoT router kan immers samenwerken met bestaande net/IP routers omdat het de bijkomende configuratieparameters via KNX IoT specificeert. Dit betekent dat een heterogene installatie gelijktijdig over hetzelfde (IT-)netwerk kan werken, of het nu bekabeld (Ethernet/PoE) of draadloos (Thread / Wi-Fi / cellulair) is, evenals bestaande KNX-transportmedia. Het betekent ook dat KNX tools, zoals ETS 6, alle KNX infrastructuur kunnen configureren om samen te werken, ongeacht het transportmedium.
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 de ontwikkeling van veilige IoT-communicatiestandaarden voor slimme gebouwen en slimme steden leidt. Hun producten lossen problemen met bereik, betrouwbaarheid, veiligheid, vermogen en schaalbaarheid voor industrieel en commercieel IoT op door middel van gepatenteerde innovaties en de meest recente veilige standaarden, allemaal geïntegreerd in goedkope IoT-modules met een ultralaag vermogen.
