Drahtlose Sensor-Aktor-Netzwerke

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Institutsteil Entwurfsautomatisierung EAS

Drahtlose Sensornetzwerke werden immer wichtiger für Anwendungsgebiete, wie die Heimautomatisierung, das Gebäudemanagement oder das Gesundheitswesen. Sie bestehen aus zahlreichen Sensor- oder Aktorknoten, die eine umfassende Beobachtung und Beeinflussung der Umwelt erlauben. Ein Knoten verfügt dabei über Sensoren oder Aktoren, Mikrocontroller und Kommunikationskomponenten, um Daten zu erfassen,zu übertragen und ggf. Aktionen auszuführen. Viele Anwendungen erfordern eine große Anzahl solcher Funkknoten, die in einer Umgebung mit den verschiedensten Einflüssen funktionieren müssen.

Für den herkömmlichen Entwicklungsweg (prototypischer Aufbau und anschließende Fehlersuche und Optimierung) sind solche Systeme aber oft zu komplex. Deshalb sind neue Techniken notwendig, mit denen zuverlässig und robust funktionierende drahtlose Sensornetzwerke effizient entworfen werden können.

Herausforderungen für drahtlose Sensornetzwerke in ihren Einsatzgebieten:

  • Gebäudeautomatiserung:
    Verschiedene Anwendungen konkurrieren um begrenzte Ressourcen in großen Netzwerken. Eine hohe Zuverlässigkeit, niedrige Wartungskosten und lange Batterielebenszeiten sind deshalb notwendig.
  • Industrieautomatisierung:
    Eine hohe Zuverlässigkeit und Robustheit sind obligatorisch. Schwierige und schnell wechselnde Bedingungen für die Funkübertragung müssen genauso bewältigt werden wie Echtzeitanforderungen.
  • Intelligente Zustandsüberwachung:
    Hierfür müssen hochgradig zuverlässige Anwendungen mit Selbstprüfmechanismen entworfen werden. Dabei ist eine stabile Datenübertragung großer Datenmengen zu gewährleisten.
  • Altersgerechte Assistenzsysteme:
    Sensorbauteile müssen sinnvoll in die Umgebung integriert werden. Eine sichere Datenübertragung, Robustheit und lange Batterielebenszeiten müssen durch den Entwurf der Systeme gesichert sein.