Blackout-Kommunikationsprotokoll
Blackout Comms nutzt ein neues, bandbreitenarmes Sicherheitsprotokoll, das speziell für geringe Bandbreite, hohe Sicherheit und Fehlertoleranz auf energieeffizienten, eingebetteten Edge-Geräten entwickelt wurde. Dies ermöglicht die netzunabhängige Übertragung von Standortdaten, Nachrichten, Fernsteuerungsfunktionen, sogar die Übertragung von Bildern in niedriger Auflösung sowie weitere, bisher noch nicht realisierte Anwendungen.
Kompatibel mit mehreren mittleren Größen
Das Blackout Comms-Protokoll ist den meisten anderen Protokollen (https, MQTT, LoRa usw.) überlegen. Es ist speziell dafür konzipiert, mit nahezu jeder Kombination von Übertragungsmethoden, sogar gleichzeitig, zu funktionieren.
Die Arbeit mit unzuverlässigen Übertragungsmethoden, die keine inhärente Sicherheit oder Zustellungsgarantie bieten, hatte bei der Entwicklung dieses Protokolls höchste Priorität. Mit zeitweiligen und unzuverlässigen Verbindungen ist jederzeit zu rechnen.
Jedes am Protokoll beteiligte Gerät ist vollumfänglich in der Lage , die Verantwortung für die Zustellung zu teilen, Signaturen zu validieren, die Sicherheit zu gewährleisten und Pakete in Echtzeit umzuleiten, basierend auf aktuelleren lokalen Informationen über die Geräteverbindungen und die Kanäle, die am ehesten zur vollständigen Zustellung führen, je näher sich die Pakete dem Ziel nähern.
Es wird stets davon ausgegangen, dass das Kommunikationsmedium (Draht, Funk usw.) keine Sicherheit bietet, daher wird von jedem Gerät eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung erzwungen.
LoRa / ISM-Bänder
LoRa
LoRa steht, wie der Name schon sagt, für Long Range (Langstrecke). Es handelt sich um eine Technik zur Datenübertragung über Funkfrequenzen mittels Spread-Spectrum-Modulation, die von Semtech (einem Hardwareunternehmen) erfunden wurde.
Wir haben LoRa genau aus diesen Gründen als primäres Datenübertragungsverfahren gewählt. Es gibt eine große Auswahl an Transceivern, Antennen, Verstärkern und anderen Produkten, die mit LoRa kompatibel sind.
ISM-Bänder
ISM steht für Industrie, Wissenschaft und Medizin. Es handelt sich um einen Frequenzbereich, der oft als „lizenzfrei“ bezeichnet wird, da einzelne Geräte und Benutzer keine Lizenz für die Nutzung dieses Frequenzbereichs benötigen, sofern die verwendeten Geräte bestimmte FCC-Bestimmungen erfüllen.
In den USA umfassen die ISM-Bänder den Bereich von 902 bis 928 MHz sowie die häufig genutzten Frequenzen von 2,4 und 5,8 GHz. In anderen Ländern können die Frequenzbereiche variieren.
Frequenzsprungverfahren
Unabhängig vom verwendeten Frequenzbereich nutzt LoRa bei Blackout Comms ein Frequenzsprungverfahren. Dadurch werden Funkkollisionen zwischen Clustern und einzelnen Geräten reduziert oder verhindert. Außerdem werden Cluster und Geräte weniger anfällig für Störungen, da Störungen auf einer bestimmten Frequenz ein Gerät oder einen Cluster nur für wenige Sekunden beeinträchtigen.
Bei der Frequenzsprungtechnik wird ein sicherer Algorithmus verwendet, bei dem jedes Gerät im Cluster für eine sehr kurze Zeit gleichzeitig auf eine Frequenz springt, die die „Basisfrequenz“ des Clusters ist.
Bei der direkten Übertragung zwischen zwei Geräten erfolgt die Übertragung des ersten Datenpakets auf dieser rotierenden Basisfrequenz, während die übrigen Pakete auf verschiedene, für die beiden beteiligten Geräte spezifische Frequenzen verteilt werden, die nur diesen beiden Geräten bekannt sind. Dieses Frequenzspringen pro Datenpaket erfolgt sehr schnell, typischerweise innerhalb von Millisekunden.
Blackout Comms Mesh Cloud
Jedes Kommunikationsgerät mit WLAN und Internetanschluss kann sich mit unserem Mesh-Netzwerk verbinden. Sind zwei oder mehr Ihrer Geräte mit unserem Mesh-Netzwerk verbunden, wird eine Verbindung zwischen den beiden Geräten hergestellt.
Die Überbrückung mithilfe unserer Mesh-Cloud ist eine Technik, mit der Ihr Cluster beliebige Entfernungen überbrücken kann. Beispielsweise könnte sich ein Teil Ihres Clusters an der US-Westküste und ein anderer Teil an der Ostküste befinden, und es gäbe einen einzigen Hop, der diese beiden Teile verbindet.
Andere Geräte in Ihrem Cluster lernen automatisch, diese Brücke zu nutzen.
Nachrichten und Standorte bleiben während der Übertragung durch unsere Mesh-Cloud durchgehend verschlüsselt.
Erfahren Sie mehr über die Blackout Comms Mesh-Cloud. Sie erfordert ein günstiges Abonnement und ist sehr einfach einzurichten.
MQTT
MQTT ist eine weitere beliebte IoT-Technologie, die häufig für die Kommunikation zwischen Geräten und Sensoren mit geringer Bandbreite eingesetzt wird. Sie zeichnet sich durch geringen Overhead und hohe Geschwindigkeit aus. Allerdings gibt es keine Garantie dafür, dass eine Nachricht oder ein Datenpaket sein Ziel erreicht. Dies mag zunächst negativ erscheinen, trägt aber maßgeblich zur Schnelligkeit, Effizienz und Eignung von MQTT für ressourcen- bzw. bandbreitenbeschränkte Geräte bei.
MQTT ist ein Protokoll, das von vielen Produkten implementiert wird – sowohl von Open-Source- als auch von kommerziellen und Cloud-basierten. Es funktioniert gut mit TLS, was die Sicherheit erhöht, jedoch zusätzlichen Aufwand für die Client-Geräte bedeutet (die möglicherweise über begrenzte Ressourcen und wenig Speicherplatz verfügen). Daher kann TLS je nach Gerät und Anwendung in bestimmten Situationen sinnvoll oder unerwünscht sein.
Wir aktivieren MQTT über 2,4-GHz-WLAN als sekundäres Kommunikationsmittel, da sich die Eigenschaften sowohl des Frequenzbereichs als auch der Protokolle stark von LoRa unterscheiden. Dadurch wird die Vielfalt der Plattform erheblich erweitert, während gleichzeitig die Sicherheit und der dezentrale Charakter von Blackout Comms erhalten bleiben.
MQTT ist sekundär und für einen Blackout Comms-Cluster oder -Kanal nicht erforderlich. Es ermöglicht jedoch die Überbrückung extrem großer Entfernungen, da Internet, Hotspots, Satellitenverbindungen usw. genutzt werden können.
Other Mediums
Andere Medien wurden getestet, sind aber derzeit in der öffentlichen Firmware nicht aktiviert...
UDP-Multicast + 2,4-GHz-WLAN
Ähnlich wie MQTT (aber ohne Server) ist UDP sehr schnell, bietet aber keine Zustellungsgarantie und verwendet gängige Netzwerkprotokolle, um Pakete/Daten zwischen Geräten zu kopieren, die mit demselben Netzwerk verbunden sind.
UDP funktioniert zwar sehr gut mit Blackout Comms, erfordert aber mehr Netzwerkkenntnisse für die Einrichtung. Aus diesem Grund aktivieren wir diese Option derzeit nicht.
UART
Ein kabelgebundenes Protokoll, das immer dann zum Einsatz kommt, wenn Sie ein USB-Kabel zur Datenübertragung anschließen. Blackout Comms verwendet dieses Protokoll weiterhin, wenn Sie Analysedaten auf einen PC herunterladen. Derzeit ist es jedoch nicht als Kommunikationsmethode aktiviert, obwohl dies in der Vergangenheit möglich war (Verbindung zweier Knoten mit einem USB-Kabel).
DÃœRFEN
CAN ist eine weitere kabelgebundene Methode, die Blackout Comms unterstützt und die häufig in der Automobilindustrie eingesetzt wird. Ein Vorteil von CAN ist die im Vergleich zu anderen kabelgebundenen Protokollen mit geringem Stromverbrauch größere Reichweite. Diese Methode ist in Blackout Comms derzeit deaktiviert, außer für kundenspezifische Installationen.
BLE
Bluetooth Low Energy ist eine weitere Option, die sich gut für die Kommunikationsweise von Blackout Comms eignet. Wir könnten diese Option in Zukunft wieder anbieten, insbesondere für die Kommunikation zwischen Clustern, bei der zwei nahe beieinander liegende, aber zu verschiedenen Clustern gehörende Knoten oder Kommunikationsgeräte die Verbindung zwischen den Clustern herstellen können.