WIFI CLOUD MODULE FÜR AWS-BASIERTE IOT-KONNEKTIVITÄT

KONNEKTIVITÄT AUSBAUEN UND ZUKUNFTSFÄHIGKEIT SICHERN

Kärcher verfolgt das Ziel, Kundenerlebnisse durch intelligente Produktkonnektivität weiterzuentwickeln. Mit dem WiFi Cloud Module wollte das Unternehmen die Basis für vernetzte Funktionen in einer breiten Retail-Produktpalette schaffen – mit hoher Performance und verlässlichen Sicherheitsmechanismen.

Von Anfang an standen Skalierbarkeit und Flexibilität im Fokus. Die Lösung sollte unabhängig von konkreten Hardware-Komponenten funktionieren und eine widerstandsfähige, anpassungsfähige Infrastruktur für einen dynamischen Markt bieten.

Der weltweite Halbleitermangel zu Beginn der 2020er-Jahre bestätigte diese strategische Ausrichtung: Er machte die Risiken enger Hardwareabhängigkeiten deutlich und unterstrich die Relevanz softwarebasierter, zukunftssicherer Lösungen. Mit dem WiFi Cloud Module begegnet Kärcher diesen Herausforderungen und stärkt sein Portfolio in Richtung robuster, vernetzter Produktarchitekturen.o but also taken a decisive step toward more resilient and connected technologies.

CLOUD-FÄHIG, SKALIERBAR, HARDWARE-UNABHÄNGIG

Zoi entwickelte eine maßgeschneiderte Lösung für Kärcher. Das WCM-System nutzt das Open-Source-Echtzeitbetriebssystem Zephyr RTOS. So reduziert es Hardware-Abhängigkeiten und verbindet sich nahtlos mit AWS-Cloud-Services.

Warum Zephyr RTOS?

Das System bietet umfangreiche Vorteile für eingebettete Anwendungen im IoT-Umfeld: Multi-Architektur-Support, hardwareunabhängige Portierung, Sicherheitsfeatures und eine modulare Skalierbarkeit. Zephyr unterstützt zudem Bluetooth, Energieverwaltung und Firmware-Updates via FOTA – zentrale Funktionen für vernetzte Geräte.

Durch die Anbindung an AWS-Services ermöglicht das WCM eine sichere Kommunikation mit der Cloud. So kann Kärcher den Status vernetzter Geräte überwachen, Telemetriedaten auslesen und Remote-Befehle senden – in Echtzeit und übergreifend im gesamten Gerätepark.

Das Ergebnis ist eine Lösung, die cloudbasiert, flexibel und auf Wachstum ausgelegt ist – ein wichtiger Schritt in Richtung digitalisierter Produktlinien.

TECHNISCHES FUNDAMENT: FÜNF SÄULEN DER UMSETZUNG

Die Umsetzung des WCM erfolgte entlang fünf zentraler technischer Säulen: Betriebssystem, Architektur, IoT-Sicherheit, Nutzererfahrung und Produktintegration.

Betriebssystem: Zephyr als IoT-Basis

Zephyrs Vielseitigkeit und modulare Architektur waren maßgeblich für die Entwicklung des WCM. Das System ermöglichte:

• Hardware-Agnostik: Einfache Integration in unterschiedliche Produkte ohne individuelle Builds
• Reduzierter Ressourcenbedarf durch modulare Feature-Auswahl
• Hohe Skalierbarkeit für spätere Hardware-Plattformen

Zephyr bildete damit eine tragfähige und kostenbewusste Grundlage für die Entwicklung eines WCM, das exakt auf Kärchers Anforderungen zugeschnitten ist.

ARCHITEKTUR: VERBINDUNG ZWISCHEN GERÄT, APP UND CLOUD

Die Architektur des WiFi Cloud Modules ist so gestaltet, dass es als zentrales Relais zwischen dem Produkt, einer mobilen App und der AWS-Cloud fungiert (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Architektur-Diagram für das WCM

User interagieren mit ihrem Gerät über eine mobile App. Zunächst verbindet er sich via Bluetooth (BLE) mit dem WCM. Dieses stellt die Verbindung zur Cloud über WiFi her und kommuniziert via MQTT mit AWS IoT Core. Dadurch können Gerätestatus und Telemetriedaten in die Cloud gesendet und Befehle aus der App empfangen werden. Auch Firmware-Updates werden über dieses Setup ausgeliefert (FOTA), wodurch Softwareaktualisierungen ohne manuelle Eingriffe möglich sind.

Das Zusammenspiel aus App, WCM und Cloud bildet die technische Grundlage für Echtzeitkontrolle, Monitoring und eine zuverlässige Datenübertragung.

IOT-SICHERHEIT: ABSICHERUNG AUF ALLEN EBENEN

Angesichts wachsender Cyberrisiken ist Sicherheit in der IoT-Entwicklung unverzichtbar. Das WCM wurde mit durchgängigem Fokus auf Schutz und Integrität entwickelt.

Die Bluetooth Low Energy (BLE)-Verbindung ist verschlüsselt und stellt sicher, dass nur autorisierte Nutzer mit dem Gerät kommunizieren können. Für die Cloud-Kommunikation nutzt das Modul das MQTT-Protokoll mit zertifikatsbasierter Authentifizierung. So sind Daten verschlüsselt und eindeutig zuordenbar.

Zusätzlich unterstützt das WCM sichere Firmware-Upgrades über FOTA. Ein Secure Boot-Prozess stellt sicher, dass nur validierte Firmware-Versionen installiert werden können. Zoi hat damit die Grundlage für ein durchgängig sicheres, vernetztes Produkterlebnis gelegt.

USER EXPERIENCE: EINFACHE BEDIENUNG FÜR ENDKUNDEN

Die Nutzerführung des WCM ist bewusst schlank und intuitiv gestaltet. Der Pairing-Prozess erfolgt über BLE mit einer mobilen App. Nutzer wählen „Neues Gerät hinzufügen“, geben ihre WLAN-Zugangsdaten ein – der Setup-Prozess ist abgeschlossen.'

Nach erfolgreicher Einrichtung ermöglicht die App die Steuerung und Überwachung der Geräte in Echtzeit. Benachrichtigungen über Gerätestatus oder Störungen informieren proaktiv und direkt. Firmware-Updates laufen im Hintergrund, sodass neue Funktionen ohne Eingriff durch den Nutzer zur Verfügung stehen.

Das WCM wurde so gestaltet, dass es Bedienkomfort mit technischen Anforderungen verbindet – für eine reibungslose User Journey über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg.

MODULE-INTEGRATION - SCHNELL UND UNKOMPLIZIERT

Die Integration des Moduls in bestehende Produkte erfolgt mit geringem Aufwand. Das WCM enthält den gesamten IoT-Stack inklusive AWS-Kommunikation und kann über eine standardisierte serielle Schnittstelle eingebunden werden.

Da kein spezifisches IoT-Wissen auf Produktseite erforderlich ist, lassen sich neue Geräte schnell zur Marktreife bringen. Für Kärcher bedeutet das: kürzere Entwicklungszyklen, beschleunigte Time-to-Market und ein unmittelbarer Zugang zu datenbasierten Funktionserweiterungen.

ÜBER KÄRCHER

Bei Kärcher arbeitet ein 17.000-köpfiges Team in 85 Ländern und 170 Firmen gemeinsam daran, die Welt ein Stück sauberer zu machen. Als Marktführer in der Reinigungstechnik bietet Kärcher global Lösungen rund um Reinigung und Pflege an und erzielte damit im Jahr 2024 einen Umsatz von 3.446 Milliarden Euro.