Forschung

"sDDS4SmartHome"

Abstract

Das Konzept des „Smart Home“ gewinnt zunehmend an Bedeutung: alle Geräte im Haushalt sollen sich intelligent vernetzen. Die dahinter stehende Haussteuerung sorgt dabei nicht nur für Komfort, Sicherheit und Assistenz der Bewohner, sondern beeinflusst den Energieverbrauch aktiv und optimiert z.B. die Verbrauchskosten. In der Praxis stellt jedoch die mangelnde Interoperabilität unterschiedlicher Technologien und Produkte konkurrierender Hersteller noch immer eine große Herausforderung bei der intelligenten Vernetzung dar. Der Ansatz vieler Hersteller, einzelne Geräte statt untereinander über eine zentrale Instanz (Broker) zu vernetzen, welche mit der Cloud des Herstellers verbunden ist, entspricht dabei häufig nicht dem Schutzbedürfnis der Bewohner und auch nicht der generellen Vorstellung eines „Internet of Things“: In diesem sollte vielmehr jedes Gerät prinzipiell mit jedem anderen – unter Berücksichtigung der Sicherheitsvorgaben – direkt kommunizieren können. Weiterhin beeinflusst die Festlegung auf ein Produkt als zentrale Instanz die langfristige Investitionssicherung negativ, wenn Immobilienunternehmen bei der Ausstattung vieler Haushalte eine Bindung an einen Hersteller eingehen müssen. Hier setzt das geplante Vorhaben sDDS4SmartHome an: der Verbund aus drei Firmen und zwei Fachhochschulen adressiert die Entwicklung und Evaluation eines neuartigen, verschiedene Quality-of-Service-Merkmale unterstützenden datenzentrierten Software-Kommunikationssystems (=sDDS4SmartHome) in Smart-Home-Umgebungen mit der Fähigkeit, eine zuverlässige Interoperabilität zwischen existierenden Insellösungen zu erreichen. Die entwickelte Lösung soll z.B. für Anwendungen in den Bereichen Energiemanagement und assistiertes Wohnen eingesetzt werden.


Kooperationspartner

Hochschule Rhein Main - Prof. Dr. Reinhold Kröger, Kai Beckmann

Thermokon Sensortechnik GmbH - Sensorik für Heizsysteme und Gebäude

Vonovia SE - DAX-Konzern fĂĽr Wohnungsvermietung und -dienstleistungen

COUNT+CARE GmbH - Tochterunternehmen der Entega


Projektlaufzeit

Start: 01.04.2016

Ende: 30.11.2017

Möglichkeit zur Mitarbeit

Die Studenten/-innen haben die Möglichkeit, sich über studentische Abschlussarbeiten im Projekt einzubringen. Eine Liste der aktuell zu vergebenden Master- oder Bachelor-Arbeiten sind unten stehend zu finden.

Bei Interesse an einem der Themen melden Sie sich bitte bei Prof. Dr. Jens-Peter Akelbein

Entwurf und Implementierung eines Gateways zur vertikalen Integration von DDS-Middleware

Der Standard Data Distribution Service der OMG ist fĂĽr IoT, SmartHome und industrielle Anwendungefälle von Bedeutung. Die Implementierung sDDS fĂĽr ressourcenbeschränkte Embedded-Umgebungen setzt nur einen Teil des Standards um. Durch die Entwicklung eines Gateways sollen Embedded-Netzwerke wie im Smart Home-Umfeld verbunden werden können mit kommerziellen Produkten Umsetzungen wie RTI Connext DDS, welche den Standard vollständig umsetzen. Die Umsetzung kaönnte sowohl generisch ĂĽber die Anwendungsschnittstelle von DDS erfolgen, in dem das Gateway Daten zwischen mehreren DDS-Implementierungen austauscht, oder in Form eines spezifischen Netzwerkmoduls, welches das in sDDS verwendete leichtgewichtige Protokoll SNPS in kommerzielle DDS-Implementierungen integriert. Die Vor- und Nachteile sind im Rahmen dieser Arbeit zunächst abzuwägen und dementsprechend zu implementieren. Das Ergebnis ist eine eigenständige Software-Komponente, die sDDS mit anderen DDS-Implementierungen verbindet und so eine vertikale Integration ermöglicht. (Master)  

Evaluation der Umsetzung sicherer Kommunikation fĂĽr eine DDS-Middleware

Der Middleware Standard Data Distribution Services DDS sieht als Erweiterung eine verschlĂĽsselte Kommunikation zur Kommunikation zwischen den Teilnehmern vor. FĂĽr Embedded-Anwendungen mit limitierten Ressourcen sind unterschiedliche Umsetzungsvarianten je nach vorhandener Hardware möglich. FĂĽr die Implementierung sDDS wurde bereits gibt es einen Ansatz zu solch einer Erweiterung verfolgt, um den Payload einer Nachricht zu verschlĂĽsseln. In dieser Arbeit soll evaluiert werden, welche Sicherheitsfunktionen von Embedded-Hardware-Plattformen fĂĽr dieses Zweck zu abstrahieren und einzusetzen sind. Eine weitere Arbeit soll die Methoden zum Deployment und Verteilung von SchlĂĽsseln fĂĽr eine TransportverschlĂĽsselung in einem sDDS-Netzwerk untersuchen. (Master)  

Deployment-Prozesse im Internet of Things

Die Verteilung von Firmware-Aktualisierungen gewinnt mit dem Internet of Things eine neue Qualität. Ubiquitäre Embedded-Systeme benötigen immer komplexere Software, die oft die Notwendigkeit der Aktualisierung der Firmware mit sich bringt. Dabei ist dem Endanwender die Präsenz von Software nicht bewusst. Eine Interaktion bei Aktualisierungen ist zu vermeiden. Die Vielfalt der eingesetzten eingebetteten Geräte steigt dabei ebenso. Projekte wie Eclipse Hawkbit zeigen den aufkommenden Bedarf. Diese Arbeit soll die Einsatzmöglichkeiten von bestehenden Frameworks evaluieren und einen prototypischen Deploymentprozess in einem sDDS-Netzwerk umsetzen (Bachelor/Master).

sDDS-Modellierungsumgebung in Eclipse

sDDS als Umsetzung des Data Distribution Standards DDS sieht für unterschiedliche Hardwareplattformen und Anwendungszwecke eine modellbasierte Konfiguration vor. Optionale Eigenschaften oder Topics im Netzwerk werden durch ein Modell festgelegt und hieraus passender Programmcode erzeugt. In dieser Arbeit sollen die Modellierung und Steuerung der Abläufe der sDDS-Konfiguration in das Eclipse-Framework integriert werden. (Bachelor)