KNX System Medien
Die Kernelemente des KNX Systems sind zum einen die Medien: Twisted Pair TP, Radio Frequency RF und das Internet Protokoll IP. Zum anderen das gut definierte Interworking verschiedenster Anwendungen und die gemeinsame Software zur Inbetriebnahme, die ETS®. Darüber hinaus entwickelt sich das Thema KNX Security zu einem weiteren Eckpfeiler des Systems.
KNX TP
Seit den Anfängen von KNX symbolisiert das grüne Kabel mit der rot-schwarzen Anschlussklemme den KNX Bus, in der Spezifikation als Twisted Pair bezeichnet. Die verdrillte Zweidrahtleitung, ist immer noch das am meisten genutzte Medium in KNX. Die Topologie des KNX Systems ist sehr flexibel und kann in Bereiche und Linien strukturiert werden. Für die Datenübertragung wird eine Basisbandsignalcodierung mit einer Datenrate von 9600 Baud verwendet. Dies ermöglicht eine sehr robuste Übertragung von bis zu 50 Telegrammen pro Sekunde. Die Busspannung beträgt 29 V⎓.
Trotz seiner geringen Bandbreite bietet der KNX Bus eine ideale Anbindung von verteilten Geräten im Gebäude, die in der Regel ereignisgesteuert nur relativ wenige Daten austauschen. Gleichzeitig kann der Bus einen Großteil der Teilnehmer mit seiner Busspannung versorgen.
KNX RF
Radio Frequency RF ist die drahtlose Lösung für den KNX-Standard. Seit der Einführung der ETS5 ist KNX RF vollständig im KNX System integriert. Eine wesentliche Anwendung von KNX RF Geräten ist die drahtlose Erweiterung von KNX Systemen. Dies wurde mit Einführung der Funktion des Segmentkopplers in der ETS6 weiter vereinfacht. Dadurch kann ein Funkkoppler nicht nur an eine Haupt- oder Bereichslinie, sondern auch an eine beliebige TP-Linie angeschlossen werden.
KNX RF verwendet eine Frequenzmodulation (FSK) mit einer Mittenfrequenz von 868,3 MHz. Mit Datenraten von 16.384 Baud kann eine ähnliche Anzahl von Telegrammen pro Sekunde wie bei TP übertragen werden. Die physikalische Schicht von KNX-RF entspricht der des Wireless M-Bus (DIN EN 13757-4, S-Modus).
Der KNX RF Standard unterscheidet zwischen (voll) bidirektionalen und semi-direktionalen Geräten, die nur für die Konfiguration bidirektional und unidirektional im Normalbetrieb sind. Dies ermöglicht batteriebetriebene Sensoren, da diese nicht durchgehend empfangsbereit sein müssen.
KNX IP
Im KNX-System wird das Internet Protokoll IP nicht nur als schneller Backbone verwendet, sondern es ist auch als eigenständiges Medium wie TP oder RF definiert. KNX-Geräte, die das IP-Medium nutzen, werden auch als „KNX IP only Geräte“ bezeichnet. Das Medium KNX IP entspricht im Wesentlichen dem KNX Routing Protokoll. Somit können KNX IP only Geräte über einen Switch direkt mit KNX IP Routern und somit auch mit KNX TP kommunizieren.
KNX IP beinhaltet alle typischen Leistungsmerkmale von KNX – wie Interworking und Konfiguration mit der ETS® Software. KNX IP öffnet die Tür zur Gebäudeweiten Top-Level-Kommunikation (z.B. Telekommunikation, Multimedia, etc.) und ermöglicht eine völlig neue Klasse von KNX-Geräten.
Übertragung von Nachrichten über KNX IP/Ethernet ist als Teil des KNXnet/IP-Protokoll auf Basis von UDP (User Datagram Protocol) definiert.
Da IP Netzwerke stets einem gewissen Risiko des unerlaubten Zugriffs ausgesetzt sind, sollte die KNX IP Kommunikation gesichert werden. Für das Medium IP steht neben KNX Data Security auch KNX IP Security zur Verfügung.
Das gemeinsame Tool für KNX: Die ETS®
Das herstellerunabhängige Tool zur Inbetriebnahme von KNX Anlagen, die ETS Software, wird von der KNX Association in Brüssel angeboten. Für jedes Produkt, das in einem Projekt verwendet wird, benötigt die ETS einen entsprechenden Produktdateneintrag. Die meisten Produktdaten sind im Online-Katalog der ETS verfügbar.
Ein KNX Gerät kann mit gerätespezifischen Parametern konfiguriert werden. Die Verknüpfung mit anderen Geräten erfolgt über sog. Kommunikationsobjekte mit Gruppenadressierung. Die ETS unterstützt alle Medien im KNX Standard. So können Geräte für den KNX Bus problemlos in einem Projekt verbunden werden mit funkbasierten KNX Geräten (KNX RF) oder auch mit Geräten, die am LAN Netzwerk angeschlossen sind (KNX IP). Selbstverständlich unterstützt die ETS KNX Security. Die ETS erlaubt auch die Mischung von secure und unsecure Geräten. Sogar innerhalb eines Gerätes können einzelne Objekte sowohl secure als auch unsecure sein. Dies ermöglicht einen schrittweisen Übergang zu vollkommen geschützten Lösungen, wie Sie zukünftig zweifelsfrei erforderlich sein werden.
KNX Security
Das wichtigste Ziel von Security in KNX ist sicherlich, die Installation vor fremder Manipulation zu sichern. Hierbei geht es nicht nur darum, dass so-genannte Hacker das Licht nach Belieben ein- oder ausschalten können. Die Manipulation von Heizungen oder sogar Zutrittssystemen können zu erheblichen Schäden führen. Darüber hinaus kann auch die KNX Installation selbst Ziel eines Angriffs werden. Wird zum Beispiel die Programmierung von KNX Geräten mutwillig gelöscht, kann dies dazu führen, dass ein Gebäude vorübergehend nicht mehr nutzbar ist.
Ein weiteres Ziel von Security in KNX ist die Wahrung der Privatsphäre. So sollen Verbrauchsdaten sicher nicht frei zugänglich sein. Auch die Kenntnis des Nutzerverhaltens oder von Anwesenheitsprofilen kann kriminelle Aktivitäten begünstigen. Deshalb beinhaltet KNX Security die Verschlüsselung der Daten.
Angriffe auf die digitale Infrastruktur sind mittlerweile leider an der Tagesordnung. Als Konsequenz bekommt das Thema „Cyber Security“ zunehmend Bedeutung bei Hersteller und Betreiber. Auch offizielle Stellen wie das BSI in Deutschland (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) oder die EU beschäftigen sich mit aktuellen Bedrohungen und möglichen Lösungen. Es zeichnet sich bereits ab, dass in Zukunft jede digitale Kommunikation im Gebäude verschlüsselt werden muss. Dies stellt viele Systeme und Hersteller aber auch Systemintegratoren vor großen Herausforderungen.
Die gute Nachricht: KNX ist bereit. KNX verfügt nicht nur über eine stabile Spezifikation für Security, sondern stellt auch die entsprechenden Tools, vor allem die ETS, bereit. Mit KNX Data Security hat KNX eine durchgängige Ende-zu-Ende Verschlüsselung eingeführt. Zahlreiche Hersteller bieten bereits KNX Geräte mit Security an. Die Firma Weinzierl war von Anfang an mit dabei. Weinzierl hat am Standard mitgearbeitet und die Stack Implementierungen entsprechend erweitert. Mittlerweile sind schon viele Geräte in einer Secure Variante verfügbar. Das Sortiment wird sukzessive weiter in Richtung Security umgestellt.