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3-2013

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HF-Praxis 3/2013

Sensornetzwerke

Sensornetzwerke Flexibilität. Wireless Technologien reduzieren die Installationskosten dramatisch, verglichen zu verdrahteten Lösungen. Die während der angezielten Lebensdauer notwendigen Batteriewechsel erhöhen aber diese Gesamtkosten. Die Protokolle müssen auch so ausgelegt sein, dass sie eine Skalierung in Sachen Dichte und Gesamtzahl der Sensoren zulassen und Interferenzen tolerieren, damit kein Sensorknoten verloren geht. WSNs müssen so ausgelegt sein, dass sie in allen Umgebungen Linklayer Packet Delivery Ratios (PDR, Datenübertragungsverhältnis) bis herunter zu 50% liefern. Für Industrieapplikationen ist dieses Ziel mindestens 99,9% der generierten Daten; fehlende Daten können eine teure Alarmierung auslösen. Zweitens muss das System einen bestimmten Datendurchsatz je Sekunde unterstützen. Drittens sind die empfangenen Datenpakete nur nützlich, wenn sie innerhalb einer gewissen Latenzzeit empfangen werden. für jede konfigurierbare Datenrate. Sie lösen viele WSN Probleme. Im Folgenden einige Beispiele, die Dust-Komponenten und Manager verwenden: Parken – Streetline3 ist ein intelligenter Parkplatzanbieter, der in Echtzeit die Verfügbarkeit von Parkplätzen übermittelt. Die Detektoren sind unter dem Parkplatz bündig im Pflaster angebracht. Das Problem ist, dass so die Antenne im Untergrund ist und durch das Fahrzeug abgedeckt wird. Deshalb ist Raumdiversity notwendig, um unterschiedliche Fahrzeugpositionen zu beherrschen. Streetline installiert Repeater erhöht an Straßenlaternen, um eine Sichtverbindung zu den verdeckten Sensoren herzustellen. Diese Repeater bilden ein Multi-hop-Maschennetzwerk, um die Besetzt-Daten zu einem lokalen Netzwerkmanager zu übermitteln, der sie in einer Stadt-übergreifenden Datenbank zusammenfasst und an Kunden und die Verwaltung weiterleitet. Wireless Technologie ist für diese Applikation entscheidend, da es unmöglich ist, Kabel zu jedem Parkplatz zu legen. Außerdem verringert heutzutage die stromsparenden Funk- Technologie die Anzahl der notwendigen Batteriewechsel. Energie Monitoring – Vigilent4 bietet intelligente Energiemanagementsysteme für Inhaus- Anwendungen wie Datenverarbeitungszentralen, wo eine Umgebungstemperatursteuerung entscheidend ist. Eine punktuelle Temperaturerhöhung kann Geräte beschädigen, und auf der anderen Seite läuft die Klimaanlage ohne Grund andauernd und verbraucht unnötig Energie. Projektplaner wollen aber bestehende Netzwerke nicht verwenden, deshalb hat Vigilent drahtlose Lösungen im Programm, die den normalen Betrieb nicht stören. Da auch die Sicherheit eine Rolle spielt, ist ein drahtloses Protokoll erforderlich, das eine End-to-End-Verschlüsselung aller Datenpakete und zusätzliche Sicherheit dem Netzwerkmanager bereitstellt. Im Datenzentrum ist eine hohe Dichte an Sensoren erforderlich, deshalb hat Vigilent Erfolg mit der Installation von multiplen und sich überlappenden Netzwerken, um die erforderliche Anzahl von Sensoren unterzubringen. Schlussbemerkung Mehrkanalige zeitsynchrone Maschennetzwerke auf Basis von 802.15.4-Funkverbindungen adressieren die meisten Herausforderungen beim Aufbau von flexiblen, zuverlässigen drahtlosen Sensornetzwerken mit geringem Leistungsbedarf. Referenzen 1. http://www.hartcomm.org/hcf/ documents/documents_spec_ list.html 2. L. Doherty, W. Lindsay, J. Simon, K. Pister, “Channel-Specific Wireless Sensor Network Path Analysis,” Proc. ICCCN ’07, Honolulu, HI, 2007. 3. http://www.streetline.com/ 4. http://www.vigilent.com/ Applikationen L i n e a r s D u s t N e t w o r k s SmartMesh-Produkte beinhalten Bauteile nach Wireless HART und auch 6LoWPAN-konforme IPv6 Produkte, die 802.15.4 entsprechen. So bietet man die zuverlässigsten und sparsamsten WSN-Lösungen auf dem Markt. Die winzigen Dust Eterna-Bauteile der LTC5800-Familie sind Single Chip Bausteine mit Cortex-M3 µP, Speicher und Peripherie (Bild 5). Sie sind der derzeit sparsamste 802.15.4- Funk. Designer integrieren diese Winzlinge in ihr Sensorgehäuse, und können sich dann auf den sicheren und optimalen Netzwerkbetrieb verlassen, der die Sensordaten zur Applikation bringt. Dust Manager ermöglichen die elegante Skalierung von zehn bis tausenden Komponenten, die Daten bereitstellen und Schnittstellen zum Netzwerk bieten. Beide Produktfamilien bilden ein hochzuverlässiges Multihop-Maschen-Netzwerk Bild 5: Blockdiagramm des LTC5800 40 hf-praxis 3/2013

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