Forschung

"sDDS4SmartHome"

Abstract

Das Konzept des ‚ÄěSmart Home‚Äú gewinnt zunehmend an Bedeutung: alle Ger√§te im Haushalt sollen sich intelligent vernetzen. Die dahinter stehende Haussteuerung sorgt dabei nicht nur f√ľr Komfort, Sicherheit und Assistenz der Bewohner, sondern beeinflusst den Energieverbrauch aktiv und optimiert z.B. die Verbrauchskosten. In der Praxis stellt jedoch die mangelnde Interoperabilit√§t unterschiedlicher Technologien und Produkte konkurrierender Hersteller noch immer eine gro√üe Herausforderung bei der intelligenten Vernetzung dar. Der Ansatz vieler Hersteller, einzelne Ger√§te statt untereinander √ľber eine zentrale Instanz (Broker) zu vernetzen, welche mit der Cloud des Herstellers verbunden ist, entspricht dabei h√§ufig nicht dem Schutzbed√ľrfnis der Bewohner und auch nicht der generellen Vorstellung eines ‚ÄěInternet of Things‚Äú: In diesem sollte vielmehr jedes Ger√§t prinzipiell mit jedem anderen ‚Äď unter Ber√ľcksichtigung der Sicherheitsvorgaben ‚Äď direkt kommunizieren k√∂nnen. 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 m√ľssen. 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 unterst√ľtzenden datenzentrierten Software-Kommunikationssystems (=sDDS4SmartHome) in Smart-Home-Umgebungen mit der F√§higkeit, eine zuverl√§ssige Interoperabilit√§t zwischen existierenden Insell√∂sungen zu erreichen. Die entwickelte L√∂sung soll z.B. f√ľr Anwendungen in den Bereichen Energiemanagement und assistiertes Wohnen eingesetzt werden.


Kooperationspartner

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

Thermokon Sensortechnik GmbH - Sensorik f√ľr Heizsysteme und Geb√§ude

Vonovia SE - DAX-Konzern f√ľr 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 M√∂glichkeit, sich √ľber 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 f√ľr IoT, SmartHome und industrielle Anwendungef√§lle von Bedeutung. Die Implementierung sDDS f√ľr ressourcenbeschr√§nkte Embedded-Umgebungen setzt nur einen Teil des Standards um. Durch die Entwicklung eines Gateways sollen Embedded-Netzwerke wie im Smart Home-Umfeld verbunden werden k√∂nnen mit kommerziellen Produkten Umsetzungen wie RTI Connext DDS, welche den Standard vollst√§ndig umsetzen. Die Umsetzung ka√∂nnte sowohl generisch √ľber 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 zun√§chst abzuw√§gen und dementsprechend zu implementieren. Das Ergebnis ist eine eigenst√§ndige Software-Komponente, die sDDS mit anderen DDS-Implementierungen verbindet und so eine vertikale Integration erm√∂glicht. (Master)  

Evaluation der Umsetzung sicherer Kommunikation f√ľr eine DDS-Middleware

Der Middleware Standard Data Distribution Services DDS sieht als Erweiterung eine verschl√ľsselte Kommunikation zur Kommunikation zwischen den Teilnehmern vor. F√ľr Embedded-Anwendungen mit limitierten Ressourcen sind unterschiedliche Umsetzungsvarianten je nach vorhandener Hardware m√∂glich. F√ľr die Implementierung sDDS wurde bereits gibt es einen Ansatz zu solch einer Erweiterung verfolgt, um den Payload einer Nachricht zu verschl√ľsseln. In dieser Arbeit soll evaluiert werden, welche Sicherheitsfunktionen von Embedded-Hardware-Plattformen f√ľr dieses Zweck zu abstrahieren und einzusetzen sind. Eine weitere Arbeit soll die Methoden zum Deployment und Verteilung von Schl√ľsseln f√ľr eine Transportverschl√ľsselung 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 f√ľr 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 Abl√§ufe der sDDS-Konfiguration in das Eclipse-Framework integriert werden. (Bachelor)