Fraunhofer Forscher entwickeln internetfähige IPv6-Funksteckdosen

(6.8.2012) Beleuchtung und Haushaltsgeräte lassen sich künftig per Smartphone oder PC steuern, spezielle Fernbedienungen braucht man nicht mehr. Möglich wird dies durch internetfähige Funksteckdosen, die das neue Internetprotokoll IPv6 unterstüt­zen. Forscher an der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK in München haben die Steckdosen in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und der embedded brains GmbH entwi­ckelt. „Es ist uns gelungen, Steckdosen mit IPv6-fähigem Funk zu vernetzen“, freut sich Günter Hildebrandt, Ingenieur an der ESK. „Alle daran angeschlossenen Haus­haltsgeräte lassen sich über IPv6-fähige Endgeräte wie Smartphones oder Laptops ein- und ausschalten - auch von unterwegs.“

Die Funksteckdosen sind Bestandteil des Hausautomatisierungssystems HexaBus vom ITWM, das im Projekt „mySmartGrid“ entwickelt wurde. „Mit den HexaBus-Komponen­ten wird das Smart Home der Zukunft Wirklichkeit. Mit ihnen steuern wir Haushaltsge­räte so, dass der Energieverbrauch optimiert oder gesenkt wird. Zum Beispiel können Hausbewohner die Waschmaschine dann starten, wenn der Strom billig ist oder ihre Spülmaschine betreiben, wenn die Photovoltaikanlage auf dem Dach entsprechend viel Strom produziert“, erklärt Mathias Dalheimer, Wirtschaftsingenieur am ITWM in Kai­serslautern, mySmartGrid-Projektleiter und -Chefprogrammierer.

Strom intelligent steuern und messen

Das HexaBus-System besteht neben der Funksteckdose aus einem eigens entwickel­ten USB-Stick, der sich an einen handelsüblichen Router anschließen lässt. Den Befehl zum Einschalten gibt der Verbraucher über den Webbrowser oder eine Android-kompa­tible Smartphone-App, anschließend leiten Router und Stick die Daten an die Steckdo­se weiter. Umgekehrt kann diese an das Smartphone funken, wieviel Strom beispiels­weise Tiefkühltruhe oder Beleuchtung aktuell verbrauchen. Der Nutzer hat so die Mög­lichkeit, seinen Stromkonsum zu optimieren. „Die Kombination von parallelem Steuern und Messen von Strom ist ein Novum. Keine Funksteckdose vereint bislang diese bei­den Funktionen“, sagt Hildebrandt.

Da das HexaBus-System zum Datenaustausch IPv6 nutzt, erhält jede einzelne Steck­dose - und somit jedes Gerät - eine eigene IP-Adresse. Dadurch lässt sie sich direkt ansprechen. Um die Funksteckdosen und USB-Sticks internetfähig zu machen, haben die Forscher eine spezielle Protokollsoftware entwickelt und das Betriebssystem Con­tiki um das Kommunikationsprotokoll 6LoWpan (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Network) erweitert.

Contiki ist ein Open-Source-Betriebssystem für Mikrocontroller, die auf den Steckdo­sen und USB-Sticks laufen. Über ein weiteres Protokoll können Anwender im Web­browser jede einzelne Steckdose mit einem eigenen Namen versehen - etwa „wasch­maschine.keller“.

Datensicherheit gewährleistet

Um die Sicherheit ihrer Daten müssen sich die Verbraucher nicht sorgen – die Infor­mationen werden verschlüsselt übertragen. Hierfür haben die Experten das Betriebs­system Contiki mit einer AES-128-Verschlüsselung (Advanced Encryption Standard) ausgestattet. Gefunkt wird im 868MHz- Frequenzband. „Damit erhält der Konsument die Möglichkeit, weiträumig verteilte Geräte an- und abzuschalten. Die Reichweite zwischen Steckdose und Router kann durchaus 30 Meter betragen“, erläutert Hilde­brandt.

Die HexaBus-Steckdosen sind mittlerweile einsatzbereit. Für die Hardwareentwicklung sowie die Serienfertigung von Steckdosen und USB- Sticks ist der Industriepartner embedded brains GmbH verantwortlich. Doch die Forscher haben schon neue Ideen: Im nächsten Schritt wollen sie ihr System um eine Multihop-Vernetzung erweitern: Mehrere Steckdosen sollen sich dann miteinander verknüpfen lassen, so dass der Rou­ter Nachrichten von einer Steckdose zur nächsten weiterleiten kann, um so die Reich­weite des Systems zu erhöhen – ein interessantes Szenario für Büroanlagen und In­dustrieflächen.