Best Paper Award für emergenCITY und MAKI Wissenschaftler

Alle Geräte des Smart Homes ganz einfach vom Smartphone aus steuern? Während die babylonische Sprachenvielfalt an Kommunikationsstandards dem bisher im Wege stand, haben emergenCITY und MAKI Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit der TU Graz nun eine neue Art der Cross-Technology Communication (CTC) entwickelt, durch die Geräte und Systeme direkt miteinander kommunizieren können.

Zuvor waren diese nämlich oft auf einen zusätzlichen Kommunikationsknotenpunkt, auch Gateway genannt, angewiesen, der zwischen unterschiedlichen Kommunikationsstandards übersetzte. In ihrem preisgekrönten Paper „Leveraging Cross-Technology Broadcast Communication to build Gateway-Free Smart Homes“ stellen die Forschenden nun jedoch eine Lösung vor, mit der diese Problematik aufgehoben wird.

Das Forschungsteam, bestehend aus Wissenschaftler*innen der TU Graz sowie Jakob Link und Prof. Matthias Hollick von der TU Darmstadt, hat eine Funktechnologie erforscht, die die Gateway-freie, direkte Kommunikation zwischen verschiedensten W-Lan, Bluetooth und ZigBee Systemen möglich macht. Für ihr kürzlich veröffentlichtes Paper erhielten die Wissenschaftler*innen den Best Paper Award der IEEE DCOSS 2021 Konferenz.

Neue Cross-Technology Communication mit Anwendung im Smart Home

Die neue Funktechnologie baut auf der zuvor an der TU Graz entwickelten X-Burst Technologie auf – eine drahtlose Kommunikationstechnik, die über das Senden und Messen von Energien in einem definierten Spektrum funktioniert. In einem vorangegangenen Paper hatten die Forschenden der TU Graz bereits beispielhaft gezeigt, wie diese Art der Cross-Technology Communication effizient und robust zwischen Bluetooth und ZigBee Anwendungen funktionieren kann.

In der Zusammenarbeit mit TU Wissenschaftlern von MAKI und emergenCITY konnte die X-Burst Technologie nun weiterentwickelt und für den Einsatz in realistischen Szenarien ausgebaut werden, sodass eine direkte Kommunikation zwischen Bluetooth, ZigBee und darüberhinaus auch W-Lan möglich ist. In einem Smart Home beispielsweise können dadurch mehrere Geräte problemlos vernetzt werden.

Die besondere Herausforderung bei der Umsetzung der neuen Art der Cross-Technology Communication war, dass die Endgeräte, welche die X-Burst Signale senden und empfangen sollen, die hierfür benötigte Funktion üblicherweise nicht zu Verfügung stellen, denn die nicht frei zugängliche Gerätesoftware erschwert den Zugriff auf benötigte Komponenten. Hier kam das an der TU Darmstadt entwickelte Nexmon Kommunikationsrahmenwerk ins Spiel. Durch Nexmon konnte die Betriebssoftware so modifiziert werden, dass nun auch handelsübliche Endgeräte, wie beispielsweise der Minicomputer Raspberry Pi oder das Smartphone Nexus 6P, die X-Burst Signale verarbeiten können – und somit Cross-Technology Communication-tauglich sind. So können zum Beispiel smarte Glühbirnen oder Türschlösser ganz einfach mit einem Smartphone oder Raspberry Pi gesteuert werden.

Diese neue Möglichkeit der direkten Funkkommunikation beschränkt sich nicht nur auf den Einsatz in Smart Homes, sondern ist darüberhinaus vielversprechend für zahlreiche weitere Anwendungszwecke, die aufgrund der bisherigen Sprachbarriere noch nicht umsetzbar waren. Denkbar wäre beispielsweise ein Einsatz der Technologie als dezentraler Kommunikationsweg über private Endgeräte, wenn in Krisen- oder Katastrophenfällen primäre Kommunikationsnetze ausfallen.

ska