Bluetooth Low Energy- ja ZigBeeverkkotekniikoiden hyödyntäminen kotiautomaatiossa
Luoto, Niko (2016)
Luoto, Niko
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201605219025
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201605219025
Tiivistelmä
Insinöörityön tarkoituksena oli vertailla kahta kotiautomaatiossa käytettävää verkkotekniikkaa, Bluetooth Low Energyä (BLE) ja ZigBeetä keskenään, koska kotiautomaatiomarkkinat ovat kasvussa ja näitä järjestelmiä tulee yhä enemmän yksityishenkilöiden käyttöön. Insinöörityöraportti on tarkoitettu henkilöille, jotka ovat kiinnostuneita näistä tekniikoista ja mahdollisesti suunnittelemassa kotiautomaatioverkkoa tai sellaisen ostamista.
Työ alkoi tutkimalla BLE:n tietoturvaa ja siihen liittyviä mekanismeja sekä BLE:n verkkotopologioita ja protokollapinoa. Selvisi, että BLE on suljettu ja melko yksinkertainen järjestelmä. Se on myös jo laajalti käytössä muualla kuin kotiautomaatiossa, muun muassa matkapuhelimissa. Tämän jälkeen tutkin ZigBeetä samoin kuin BLE:tä, käyttäen samoja aihealueita kuin edellä eli tietoturvaa, verkkotopologioita ja toimintaa. Selvisi, että ZigBee on avoin järjestelmä, joka on pääosin teollisuudessa käytössä.
ZigBeellä tehtiin esimerkkitoteutus käyttäen kahta XBee-nodea, LabVIEW-ohjelmaa käyttöliittymänä ja LM35 lämpötilasensoria. Siinä selvitettiin järjestelmien yhteensopivuus ja mahdollisesti ilmeneviä ongelmia. Lopputuloksena valmistui verkko kahdella nodella, joista toinen vastaanotti datan LM35-sensorilta ja lähetti sen vastaanottavalle nodelle, mistä tieto siirtyi LabVIEW-ohjelmalle. Näin saatiin käytännössä yksi mahdollinen kotiautomaatioverkon toteutustapa ja sitä pystyisi jatkossa laajentamaan.
Lopputuloksena selvisi, että molemmat järjestelmät sopisivat kotiautomaatioon. Ne pystyvät tekemään samaa asiaa, mutta ovat sen verran erilaiset, että käytännössä niille sopii eri käyttökohteet.
Työ alkoi tutkimalla BLE:n tietoturvaa ja siihen liittyviä mekanismeja sekä BLE:n verkkotopologioita ja protokollapinoa. Selvisi, että BLE on suljettu ja melko yksinkertainen järjestelmä. Se on myös jo laajalti käytössä muualla kuin kotiautomaatiossa, muun muassa matkapuhelimissa. Tämän jälkeen tutkin ZigBeetä samoin kuin BLE:tä, käyttäen samoja aihealueita kuin edellä eli tietoturvaa, verkkotopologioita ja toimintaa. Selvisi, että ZigBee on avoin järjestelmä, joka on pääosin teollisuudessa käytössä.
ZigBeellä tehtiin esimerkkitoteutus käyttäen kahta XBee-nodea, LabVIEW-ohjelmaa käyttöliittymänä ja LM35 lämpötilasensoria. Siinä selvitettiin järjestelmien yhteensopivuus ja mahdollisesti ilmeneviä ongelmia. Lopputuloksena valmistui verkko kahdella nodella, joista toinen vastaanotti datan LM35-sensorilta ja lähetti sen vastaanottavalle nodelle, mistä tieto siirtyi LabVIEW-ohjelmalle. Näin saatiin käytännössä yksi mahdollinen kotiautomaatioverkon toteutustapa ja sitä pystyisi jatkossa laajentamaan.
Lopputuloksena selvisi, että molemmat järjestelmät sopisivat kotiautomaatioon. Ne pystyvät tekemään samaa asiaa, mutta ovat sen verran erilaiset, että käytännössä niille sopii eri käyttökohteet.