Hintergrund und Projektinhalt

Ein Home Automation Hub verbindet alle Smart Home Geräte (Geräte über die sich z.B. Licht, Temperatur, oder Sicherheitssysteme regulieren lassen) und sorgt dafür, dass sie miteinander kommunizieren können. Um die Geräte über das Smartphone oder einem Computer aus der Ferne steuern zu können, ist ein Hub mit Internetanschluss notwendig. Dies ist nicht immer möglich und bietet oft nicht die gewünschte Funktionalität. In einem Vorläuferprojekt haben wir daher damit begonnen an einer Alternative zu forschen, die ohne einen solchen Anschluss auskommt und eine bessere Reichweite als derzeit gebräuchlichen Anwendungen (Zigbee/WLAN basierte Geräte) hat.

Unsere Lösung erlaubt es Benutzer*innen über hochoptimierte LoRaWAN-Verbindungen ihre Home Automation Regeln auf einfache Weise einzurichten, zu konfigurieren und zu überwachen. Geräte wie Bewegungsmelder oder Smart Lampen werden mit einer Hub-Einheit verbunden, die mit ZigBee/LoRaWAN ausgestattet ist. Darüber hinaus ist unser Hub mit einer gut authentifizierten und gesicherten LoRaWAN-Verbindung besser vor Cybersicherheitsangriffen geschützt.

Zielgruppen

Sensoranwendungen und Home Automation sind in der österreichischen IoT-Landschaft weit verbreitet und verschiedene Unternehmen bieten Standardlösungen für Privat- und Industriekunden an. Die begrenzte Reichweite von drahtlosen Sensoren schränkt jedoch den Einsatz von Haus- und Gebäude-Automationen auf Anwendungsfälle in Innenräumen ein (z.B. in einer einzelnen Etage). Die von uns entwickelte Lösung schafft Abhilfe und erweitert das Funktionsspektrum von Home Automation Anwendungen. Sie ist daher für Organisationen/Firmen aber auch für Privatpersonen interessant.

Stand der Technik/Funktionsumfang

Um eine Verbindung zwischen entfernten Geräten und einem SmartHome-System herzustellen, werden derzeit verschiedene LPWAN-Technologien verwendet (d. h. LoRaWAN, Sigfox und NbIoT). Allerdings befinden sich LPWAN-basierte Smart-Home-Lösungen noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Außerdem sind LoRaWAN/Nb-IoT-Sensoren und -Geräte nur in geringen Stückzahlen verfügbar. Ein weiterer Nachteil ist die hohe Latenz (Verzögerung bei Signalübertragung) bei dieser Art von Sensoren. Anwendungsfälle mit strengen Latenzanforderungen, wie Smart Lightning beispielsweise, sind daher mit LPWAN nur schwer zu realisieren.

Im Gegensatz zu den meisten Home Automation-Gateways kann unsere Lösung ohne Internet-/LAN-Zugang verwendet werden. Mit der bidirektionalen LoRaWAN-Verbindung können Benutzer*innen Automatisierungskonfigurationen an einen Remote-Hub senden und anschließend Statusinformationen über dieselbe Verbindung abrufen. Die Übertragung ist sicher und schnell. Die von uns vorgeschlagenen Komprimierungstechniken zur effizienten Übertragung von Automatisierungsregeln wurden unserem Wissensstand nach für diese Zwecke bislang nicht verwendet.  

Ergebnis

Im Unterschied zu den meisten Home Automation-Gateways kommt unsere Lösung ohne Internet-/LAN-Zugang aus.  Sie bietet einen Software-Client, der es ermöglicht, Automatisierungen aus der Ferne zu konfigurieren und zu überwachen. Die Benutzer*innenschnittstelle ist einfach zu bedienen und funktioniert auf verschiedenen Plattformen (Mobiltelefon/Computer). Die Software selbst läuft auf einem Remote-Hub, wickelt die Zigbee- und Nodered-basierten Automatisierungen ab und organisiert die LoRaWAN-Kommunikation zwischen den Benutzer*innenoberflächen.

Wir versuchen Entwickler*innen und Home Automation-Enthusiasten*innen über online Kanäle zu erreichen und diese Kontakte über die Projektlaufzeit hinaus zu nutzen, um eine Anwender*innen-Basis aufzubauen. Diese Community soll für jeden offenstehen und es möglich machen, sich über benutzerdefinierten Home Automation-Setups auszutauschen, Fragen zu stellen, Feedback einzuholen und Lösungsvorschläge zu erhalten.