Die Zielsetzung des NeoMesh-Protokolls ist, ein vielseitiges und leicht zugängliches batteriebetriebenes Netzwerk für IoT-Geräte zur Verfügung zu stellen. Entworfen wurde das NeoMesh-Protokoll von der dänischen Firma Neocortec. Es setzt auf Skalierbarkeit, Autonomie und Dynamik und will damit Entwicklern, die ein batteriebetriebenes IoT-Netzwerk benötigen, das Leben erleichtern. Auch die Erweiterung des Netzwerks oder den Wechsel von einzelnen Knoten soll es erleichtern.
Um dieses Ziel zu erreichen, verfeinert NeoMesh eine Technologie, die sich schon jahrzehntelang in verkabelten Netzwerken bewährt: Mesh. In der drahtlosen Welt hatte die Mesh-Technologie jedoch zu Beginn Schwierigkeiten, unter anderem in Bezug auf Skalierbarkeit und Stromverbrauch. NeoMesh bewältigt diese Probleme. Die neue Generation von Mesh-Netzwerken stellt somit eine attraktive Alternative beispielsweise zu Lora und Sigfox dar. Die drei wichtigsten Merkmale von NeoMesh sind:
Einfach zu bauen, zu ändern und zu erweitern: NeoMesh etabliert und verwaltet sich selbst, passt sich dynamisch an und kann reibungslos erweitert werden.
Geringer Wartungsaufwand und lange Laufzeit: Die NeoMesh-Knoten sind batteriebetrieben, langlebig und bilden ein nahezu störungsfreies Netzwerk.
Einfache Integration, keine verborgenen Kosten: Die NeoMesh-Module wurden entwickelt, um die Produktentwicklung zu vereinfachen und die Kosten überschaubar zu machen.
Das Konzept NeoMesh ad-hoc Wireless Mesh Network basiert auf einem sich selbst verwaltenden Wireless-Mesh-Netzwerk-Protokoll mit geringem Energieverbrauch. Es gewährleistet einen sicheren und zuverlässigen Betrieb von Sensor-Netzwerken mit bis zu 64.000 Endknoten. Je nach Bedarf können Anwender dabei zwischen drei vorkonfigurierten Wireless-Modulen mit jeweils nur 11 mm x 18 mm x 2,5 mm Größe für die Frequenzbereiche 2,4 GHz ISM, 868 MHz SRD,
915 MHz ISM oder 433 MHz wählen, von denen jedes in Netzwerken als komplett autonomer Knoten fungiert. Vor allem, wenn kein permanenter Datenaustausch in Echtzeit erforderlich ist, wenn also Messwerte beispielsweise nur in Minuten- oder Stundenintervallen aktualisiert werden, lassen sich mithilfe dieses Technologieansatzes extrem langlebige batteriebetriebene IoT-Sensor-Applikationen realisieren. Anhand des einzigartigen Protokolls kann das gesamte Netzwerk zeitsynchronisiert in einen Schlafzustand versetzt werden. Dadurch sind Batterielaufzeiten von mehreren Jahren realisierbar.
Automatisches Routing
Zudem erfolgt bei dieser Mesh-Network-Lösung neben der Netzverwaltung auch das Routing weitestgehend automatisch, sodass spätere Erweiterungen, Umbauten oder bewegliche Endknoten keine aufwendigen Änderungen erfordern. NeoMesh ist deshalb besonders für Applikationen geeignet, bei denen sich das Netzwerk im Laufe seiner Lebensdauer dynamisch ändern kann und gleichzeitig ein hohes Maß an Stabilität und Robustheit verlangt wird. Dazu ist zu beachten, dass der Betreiber die volle Kontrolle über sein Netzwerk hat. Es entstehen weder Kosten von Drittanbietern noch laufende Lizenzkosten.
Netzwerkknoten leicht hinzufügen
Das NeoMesh-Netzwerk ist für den Entwickler einfach zu bauen, zu verändern und zu erweitern. Knoten können ohne Probleme zugefügt werden und etablieren sich im Netzwerk durch einen patentierten Matchmaking-Vorgang selbst. Alle Knoten sind autonome Einheiten, die dazu vorprogrammiert sind, je nach Bedarf dynamisch als Source, Router oder Destination für Daten zu dienen. Es bedarf keiner Knotenhierarchie oder Netzwerk-Infrastruktur. Die Architektur des Netzwerks ist dynamisch. Knoten können je nach Bedarf ihre Position ändern. Es ist nicht notwendig, eine Netzwerktopologie im Vo-
raus zu definieren.
NeoMesh-Knoten sind unabhängig vom Stromnetz und bilden dadurch ein nahezu fehlerfreies Netzwerk. Der Optimierungsprozess des NeoMesh-Routings wird im Hintergrund laufend aktualisiert. Jeder Knoten berechnet kontinuierlich und in Echtzeit das am besten verfügbare Funkfeld, während sich die Daten zeitgleich durch das Netzwerk bewegen. Werden Knoten neu positioniert oder treten beispielsweise Hindernisse auf, hat das keinen Einfluss auf die optimale Pfaderstellung in Echtzeit.
NeoMesh ist ein völlig batteriebetriebenes Netzwerk. Dank gleichmäßig energieeffizienter Knoten kann das Netzwerk problemlos über Jahre optimal und unabhängig von externen Stromquellen betrieben werden. Ferner ähneln die Sicherheitsstandards von NeoMesh denen von Kabelnetzen, denn die Verschlüsselung der Daten erfolgt mittels AES128-Verschlüsselung. Zusätzlich wird der Austausch zwischen Sendeknoten und Empfangsknoten von einem End-to-End-Challenge-Response-Mechanismus verwaltet, um den korrekten Versand aller Paketdaten sicherzustellen.
NeoMesh-Wireless-Module sind eigens dafür konzipiert, die Produktentwicklung zu erleichtern. Drei Module und drei Funkbänder stehen zur Auswahl. Die Module teilen sich die gleiche Schnittstelle und den gleichen Footprint. Auf diese Weise können Zielprodukte die NeoMesh-Technologie nutzen, ohne das Wireless-Modul neu zu designen. Zusätzlich sind die Module mit allen erforderlichen Bibliotheken zur einfachen Integration im Endprodukt ausgestattet.
Geldtransporte, Seenot - NeoMesh im Einsatz
Eine Reihe von Applikationen auf der Basis von NeoMesh sind schon auf dem Markt oder in Vorbereitung.
Schildknecht Dataeagle: Der Funktechnikhersteller Schildknecht benutzt NeoMesh in der IO-Funk-Verteilerbox Dataeagle X-Treme IO 2730. Die Box ermöglicht es, verkabelte Sensoren zu kabellosen Sensoren umzuwandeln, was besonders bei beengten, schwer zugänglichen Montageorten oder mobilen Anlagenteilen von Vorteil ist. Die Sensorwerte werden an die Verteilerbox gesendet und von dort drahtlos an das Gateway Dataeagle Compact 2730. So ist die kabellose Integration der Sensorwerte in Steuerung oder Cloud möglich.
NeoMesh für Nothelfer: Außerdem arbeitet die dänische Firma LinkIiders an der Entwicklung von einem Wireless-Kommunikationsmodul für Katastrophengebiete. Zusammen mit dem dänischen Roten Kreuz hat man das Reachi Device entwickelt, ein batteriebetriebenes, schlag- und wasserfestes Kommunikationsmodul für Nothelfer. Reachi gibt
Nothelfern die Möglichkeit, in Katastrophengebieten ohne Strom und Telefon Schadensmeldungen an Hilfsorganisationen zu senden. Prototypen des Reachi sind bereits zwei Mal auf den Philippinen getestet worden. 2018 wird ein Pilotversuch mit 1000 Reachi-Geräten durchgeführt, auch auf den Philippinen.
In diesem Versuch soll eine der wichtigsten Eigenschaften von Reachi unter extremen Bedingungen getestet werden: Die Geräte bilden zusammen ein dynamisches und flexibles Mesh-Netzwerk. Das gesamte Netz ist in Unterabschnitte eingeteilt; jedes besteht aus 1000 Nothelfern mit je einem Reachi.
Für diese Großbereichsanwendung hat man ein spezielles Funkmodul mit einer Reichweite von 2,5 Kilometern entwickelt. Jedes Teilnetz hostet ein NeoMesh-Gateway, das Daten durch ein Satelliten-Uplink versendet. Auf diese Weise können wichtige Informationen aus Katastrophengebieten zu Hilfsorganisationen gesendet werden, auch wenn die gesamte Kommunikations-Infrastruktur in einem Land zerstört ist.
Geldtransporte in Südafrika: Ein anderer Anwendungsfall zeigt sich in Südafrika. Ein ortsansässiges Unternehmen, das auf den Transport von Geld und Wertsachen spezialisiert ist, testet zurzeit eine Lösung auf NeoMesh-Basis, um den Standort der eigenen Transportboxen zu ermitteln. Da das Unternehmen mehrere Lager besitzt, benötigt es zur Gewährleistung einer effizienten Logistik einen genauen Überblick über den Lagerort jeder leeren Transportbox. Daher ist jede Box mit einem Sensor ausgestattet, der den Standort über NeoMesh an den Hauptsitz des Unternehmens meldet.
Seenot-Rettungsmittel: Ein Anbieter von Seenot-Rettungsmitteln mit Sitz in Dänemark verwendet die Funksensoren in seinem Schiffsevakuierungssystem. Im Notfall gelangen Passagiere von einem Schiff über Rettungsrutschen in die Rettungsboote. Da eine Rutsche jedoch jeweils nur einer Person Platz bietet, muss sie frei sein, bevor die nächste Person sie benutzt. Jede Rutsche ist daher mit batteriebetriebenen Funksensoren ausgestattet, die der wartenden Person am oberen Ende der Rutsche ein Signal senden. Leuchtet am Einstieg der Rutsche eine rote Lampe, ist die Rutsche blockiert. Sobald eine grüne Lampe leuchtet, darf die wartende Person die Rutsche betreten, um in das Rettungsboot zu gelangen.
Alternative zu bestehender IoT-Technik
In einer Zeit, in der Internet of Things langsam aber sicher vom Schlagwort zu einer alltäglichen Technologie ausreift, kämpfen Entwickler damit, Sensorsysteme zu bauen, die nicht nur vielversprechend klingen, sondern auch tatsächlich funktionieren und den hohen Ansprüchen an Sicherheit, Robustheit und Dynamik gewachsen sind. NeoMesh bietet eine interessante Alternative zu den restlichen Technologien für IoT-Netze. Es ist eine langlebige, robuste, dynamische, skalierbare und für störungsfreien Betrieb ausgelegte Lösung, die sich sehr gut für batteriebetriebene Sensorsysteme eignet.
