Forschungsbereich D: Kommunikation zwischen eingebetteten Systemen
Die Kommunikation im Verbund von Mikrosystemen ist von Bedeutung fr zahlreiche Anwendungen. Neben Fragen der Effizienz und der Robustheit der Kommunikation wird der Forschungsbereich neu auch die Herausforderung der Mobilitt der kommunizierenden Knoten bercksichtigen.
Projekte im Forschungsbereich D "Kommunikation zwischen eingebetteten Systemen":
- D.1
- Kommunikation in eingebetteten Systemen
- D.2
- Drahtlose Sensornetzwerk-Protokolle fr mobile und dynamische Szenarios
- D.3
- Ad-hoc-fhige autarke drahtlose Mikrosysteme
D.1 Kommunikation in eingebetteten Systemen
Gegenstand dieses Teilprojekts ist die Entwicklung und Analyse von effizienten Algorithmen fr grundlegende Kommunikationsprobleme, die in verteilten eingebetteten Systemen auftreten. Ziel ist die Entwicklung von Strategien, die hinsichtlich eines zentralen Gtemaes eine mathematisch beweisbare Leistungsgarantie erzielen. Ein solches Gtema kann Ressourceneffizienz aber auch eine Eigenschaft wie Ausfallsicherheit betreffen. Neben den klassischen Ressourcen wie Laufzeit und Speicherplatzbedarf spielt in eingebetteten Systemen insbesondere die Energieeffizienz eine zentrale Rolle. Dabei ist generell ein gegebenes Problem mit mglichst geringem Energieverbrauch zu lsen. In diesem Teilprojekt soll Kommunikation vor allem unter dem Aspekt der Energieeffizienz studiert werden. Konkret sollen Kommunikationsprobleme untersucht werden, die in Sensornetzwerken auftreten. Die betrachteten Szenarien sind aber auch in einem verteilten Blimp-Cluster interessant.
Statusreport :
Algorithmen fr effiziente Kommunikation in Netzwerken von Tim Nonner
D.2 Drahtlose Sensornetzwerk-Protokolle fr mobile und dynamische Szenarios
Drahtlose Sensornetzwerke sind ein zunehmend verbreitetes Anwendungsgebiet fr eingebettete Systeme. Durch die Verwendung der Funkkommunikation wird die Installation komplexer Sensor-/Aktuator-Netzwerke stark vereinfacht und die Verwendung mobiler Sensoren und Aktuatoren ermglicht. Diesen Vorteilen steht ein grerer Aufwand fr Kommunikationsprotokolle und die Notwendigkeit autarker Energieversorgung entgegen.
Bisher werden drahtlose Sensornetzwerke zumeist statisch betrachtet: Ein Sensornetzwerk wird installiert, in Betrieb genommen und als einzige Dynamik betrachtet man den Ausfall einzelner Knoten durch Aufbrauchen ihrer Energie-Ressourcen. Selten wird die Dynamik durch das spontane Einfgen und Entfernen von Sensoren betrachtet. Auerdem sind autonom fahrende oder fliegende Objekte prdestiniert fr den Einsatz von drahtlosen Sensornetzwerken zur Umweltberwachung und zur Stationierung neuer Sensorknoten. Fr drahtlose Sensornetzwerke entsteht hier ein neues Anwendungsgebiet und neue Fragestellungen.
Weitere Fragestellungen in diesem Teilprojekt betreffen die Lokalisierung mobiler Systeme (in Zusammenarbeit mit Prof. Burgard), die Verwendung angepasster hherer Programmierumgebungen fr Sensornetze und die Entwicklung von Protokollen fr low power wake up transceiver (in Kooperation mit Prof. Albers und Prof. Reindl).
Kontakt:
Prof. Dr. Christian Schindelhauer
Lehrstuhl fr Rechnernetze und Telematik
Institut fr Informatik
Georges-Khler-Allee 051, 79110 Freiburg
Telefon: 0761-203-8181 | Fax: 0761-203-8182 | E-Mail
D.3 Ad-hoc-fhige autarke drahtlose Mikrosysteme
Drahtlose Mikrosysteme erlauben eine starke Vereinfachung der Installation komplexer Sensor-/Aktor-Netzwerke und ermglichen die Verwendung mobiler Sensoren und Aktoren. Funksysteme knnen beispielsweise auf bewegten oder rotierenden Objekten oder auf Lebewesen wesentlich einfacher ausgebracht oder installiert werden als leitungsgebundene. In anderen Applikationen wie in der Gebudetechnik verringern sich mit ihnen die Installationskosten drastisch. Diesen Vorteilen steht die Notwendigkeit einer autarken Energieversorgung entgegen.
Erschpfliche Energiequellen wie Batterien ermglichen nur eine geringe energetische Lebensdauer des Mikrosystems oder bentigen eine regelmigeWartung. Die energetische Lebensdauer des Systems wird durch Minimierung des Energiebedarfs der Schaltung und durch Einsatz eines Sleepmodes deutlich verlngert. Bei Einsatz von Energy Harvesting Techniken kann die energetische Lebensdauer des Mikrosystems sogar bis zur technischen Lebensdauer ausgedehnt werden. Um trotz des Sleepmodes eine Echtzeitfhigkeit zu ermglichen, muss ein geeigneter Aufweckmechanismus entwickelt werden.
Neben der Lebensdauer bestimmt die Gre dieser Mikrosysteme wesentlich die Anzahl und den Umfang ihrer mglichen Einsatzgebiete. Als realistisches Ziel scheint derzeit die Gre eines Wrfelzuckers (ohne Antenne) erreichbar.
Kontakt:
Prof. Dr. Leonhard Reindl
Lehrstuhl fr Elektrische Mess- und Prfverfahren
Institut fr Mikrosystemtechnik
Georges-Khler-Allee 103, 79110 Freiburg
Telefon: 0761-203-7220 | Fax: 0761-203-7222 | E-Mail