Definition Was ist NeoMesh?

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NeoMesh ist ein vom dänischen Unternehmen NeoCortec entwickeltes Konzept und Protokoll für ein sich selbst verwaltendes, drahtloses Mesh-Netzwerk. Über das Ultra-Low-Power-Funknetzwerk lassen sich mehr als 65.000 Knoten energieeffizient vernetzen. NeoMesh ist für den Einsatz in den Frequenzbereichen 2,4 GHz, 915 MHz, 868 MHz und 433 MHz vorgesehen und eignet sich für IoT-Vernetzungen und die Realisierung großer drahtloser Sensor- und Aktornetzwerke.

NeoMesh ist der Name eines vom dänischen Unternehmen NeoCortec entwickelten Konzepts und Protokolls für drahtlose Ad-hoc-Mesh-Nezwerke. Das 2008 gegründete Unternehmen hat seinen Sitz in Kopenhagen und versteht sich selbst als Innovator und Anbieter von Lösungen im Bereich von Ultra-Low-Power-Wireless-Mesh-Netzwerken.

NeoMesh ist patentiert und lässt sich in verschiedenen lizenzfreien ISM-Bändern (Industrial, Scientific and Medical) verwenden. Das Konzept basiert auf einem sich selbst verwaltenden Mesh-Network-Protokoll, das die sichere, zuverlässige und energieeffiziente Vernetzung von mehr als 65.000 Endknoten ermöglicht. Stärken von NeoMesh sind neben der Selbstverwaltung des Netzwerks die einfache Skalierbarkeit, die Robustheit und die dynamischen Anpassungsfähigkeiten des Netzwerks. Für die Vernetzung lassen sich kompakte, vorkonfigurierte Wireless-Hardwaremodule verwenden.

NeoCortec entwickelt das NeoMesh-Protokoll kontinuierlich weiter und optimiert seine Eigenschaften. 2022 erschien die Version 1.5 des Protokollstacks. Ein Jahr später folgte die Version 1.6. Die Erweiterungen und Optimierungen des Protokollstacks umfassen zum Beispiel neue Befehle und Verbesserungen im Bereich der Energieeffizienz und der Robustheit der drahtlosen Mesh-Netzwerke.

Prinzipielle Funktionsweise und technische Details von NeoMesh

Das Mesh-Network-Protokoll NeoMesh kommt ohne eine zentrale Netzwerkmanager-Instanz aus. Ein NeoMesh-Netzwerk besteht aus einzelnen intelligent und autonom agierenden Knoten. Sie kommunizieren untereinander drahtlos und bilden ein sich selbst verwaltendes Netzwerk. Ein solches Netzwerk besteht mindestens aus zwei Knoten. Erweitert wird es durch einfaches Platzieren und Hinzufügen zusätzlicher Knoten. Es können Netzwerke mit mehr als 65.000 Knoten gebildet werden, mit denen sich größere Areale funktechnisch abdecken lassen.

Die Knoten sind grundsätzlich gleichberechtigt und können sowohl Daten generieren als auch übertragen. Über einen so genannten Beacon-Scan synchronisieren sich die Knoten untereinander. Das auf diese Weise zeitsynchronisierte Protokoll stellt sicher, dass Daten nur in definierten Zeitfenstern gesendet und empfangen werden. Außerhalb der Zeitfenster befinden sich die Knoten im Ruhezustand, was den Energieverbrauch senkt. Die Energieversorgung der Knoten lässt sich mit Batterien über lange Zeiträume sicherstellen. Beispielsweise erzielen Knoten mit zwei handelsüblichen AA-Batterien eine typische Lebensdauer von sieben Jahren. Darüber hinaus gibt es einen speziellen Tiefschlafmodus für Knoten, die nur sehr selten Daten versenden, der die Lebensdauer der Batterien zusätzlich verlängert.

Die Zustellung von Nachrichten über das Mesh-Netzwerk lässt sich Ende-zu-Ende bestätigen und rückverfolgen. Lokale Bestätigungen stellen sicher, dass der jeweils sendende Knoten darüber informiert wird, ob die Übertragung der Nutzdaten zum nächsten Knoten erfolgreich war. Sind die Daten am Zielknoten angekommen, wird eine Bestätigung auf der Anwendungsebene zurück an den Quellknoten geroutet. Erreichen die Daten ihr Ziel nicht vor dem Ablauf einer konfigurierbaren Zeitspanne, generiert der Protokollstack eine Non-Acknowledge-Nachricht und stellt sie dem Quellknoten auf der Anwendungsebene zu. Ein Modus für die Übertragung nicht zu bestätigender Nutzdaten ist ebenfalls vorhanden.

Betrieben werden können NeoMesh-Netzwerke in lizenzfreien ISM-Funkbändern bei 2,4 GHz, 915 MHz, 868 MHz oder 433 MHz. Störeinflüsse durch Signale anderer Protokolle und Anwendungen auf den gleichen unlizenzierten Frequenzbändern werden durch ein Frequency-Hopping-Spread-Spectrum-Verfahren minimiert. Jeder Knoten sendet seine Daten auf immer neuen, nach einem zufälligen Schema ausgewählten Kanälen. Um die drahtlose Kommunikation abzusichern, verschlüsselt NeoMesh die Steuerungs- und Nutzdaten per AES-128. Zur Verhinderung von Playback-Angriffen ist ein Challenge-Response-Mechanismus implementiert.

Einsatzmöglichkeiten von NeoMesh

Das Mesh-Network-Protokoll NeoMesh eignet sich besonders gut für Anwendungsszenarien, in denen eine größere Anzahl von batteriegespeisten Geräten stromsparend drahtlos vernetzt werden sollen. NeoMesh ist prädestiniert für IoT-Anwendungen und die Realisierung großer Sensor- und Aktornetzwerke, in denen die vernetzten Geräte eher kleinere Datenmengen in unregelmäßigen Intervallen zuverlässig senden und empfangen sollen. Typische Einsatzmöglichkeiten von NeoMesh sind der Gebäudeautomations- und Smart-Home-Bereich, die automatische Zählerstandserfassung, Sicherheits- und Alarmsysteme, die Überwachung von technischen Anlagen, Automatisierungsprozesse in der Industrie (Industrie 4.0), die land- und forstwirtschaftliche Überwachung, das Transportwesen und vieles mehr.

Die wichtigsten Vorteile und Merkmale von NeoMesh

Die wichtigsten Vorteile und Merkmale von NeoMesh sind kurz zusammengefasst folgende:

• einfache Realisierung sich selbst verwaltender, sich dynamisch anpassender und selbstheilender Netzwerke

• problemlos und schnell per Plug-and-Play zu erweitern und zu skalieren

• vollständig kabellose Installation

• keine zentrale Netzwerkmanager-Instanz notwendig

• robustes und zuverlässiges drahtloses Netzwerk mit geringem Wartungsaufwand

• Vernetzung von über 65.000 Endknoten möglich

• dynamisches Routing in Echtzeit

• stromsparender Betrieb der Endknoten (Batterielebensdauer von vielen Jahren)

• Nutzung unterschiedlicher lizenzfreier Funkbänder

• für die Vernetzung von Knoten an ungünstig gelegenen Orten (zum Beispiel in Kellerräumen) geeignet

• kompakte, vorkonfigurierte Hardwaremodule zur Vernetzung verfügbar

• Absicherung der Datenübertragung durch AES-128-Verschlüsselung

• Ende-zu-Ende-Bestätigung der Datenübertragung

• Überbrückung größerer Entfernungen durch den Multihop-Ansatz der Mesh-Topologie

• kontinuierliche Weiterentwicklung des Mesh-Network-Protokolls

• keine Abonnementkosten für den Betrieb von NeoMesh-Netzwerken

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