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1 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved Anwendungsszenarien für drahtlose Sensornetze Thomas Basmer

2 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 2 Überblick Einführung Gebäude Automatisierung (Smart Home, Smart Building) Warenverkehr Verkehrstelematik Zustandsüberwachung zur Wartungsoptimierung Landwirtschaft (precision farming)

3 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 3 Einführung Die Betrachtung verschiedener Szenarien ist notwendig – stellen unterschiedliche Anforderungenen an das System Anforderungen: – Energieverbrauch, Speicherbedarf, Datenübertragung, Rechenleistung, QoS, … TANDEM – System soll möglichst universell einsetzbar sein Kommunikation benötigt die meiste Energie – ist für viele Szenarien der ausschlag- gebende Punkt

4 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 4 Gebäude Automatisierung Unterstützung von Überwachungs-, Steuerungs- und Kontrollaufgaben in Gebäuden durch drahtlose Sensornetze Steuerung von Hausequipment wie z.B. Rolläden, Belüftungs- und Heizungssyteme Überwachung von Gebäuden, z.B. Zugangskontrolle, Brand- melder

5 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 5 Gebäude Automatisierung Sensorknoten sind nicht mobil – geringere Anforderungen an Energieersparnis Daten werden Zentral gespeichert und ausgewertet – Basisstation sind nötig – Routinginfrastruktur muss vorhanden sein – Sensorknoten müssen ggf. als Router dienen Ausfall von Sensorknoten ist relativ selten – Energieversorgung ist gesichert und Knoten sind inmobil Gleiche Daten sollten von mehreren Knoten gemessen werden, um Messfehler auszuschließen – Datenaggregation kann genutzt werden

6 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 6 Warenverkehr Sensorknoten sollen verwendet werden um Waren (Container, Paletten, …) zu kennzeichnen Diese Daten sollen aus großer Entfernung abrufbar und veränderbar sein (Lagerplatzänderung, Liefertermin, …) Dadurch können Waren einfacher verfolgt und die Logistik optimiert werden

7 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 7 Warenverkehr Sensorknoten sollen viele Jahre betriebsfähig sein – Energie muss eingespart werden, d.h. die Knoten sollen nur selten aktiv sein Multihop Kommunikation muss vermieden werden – Basisstationen und spezielle Routerknoten müssen gesamtes zu überwachendes Areal abdecken Zeitpunkt wann Knoten aktiv werden kann bei Eintreffen im Lager mit Basisstation vereinbart werden, um Kommunikation zu ermöglichen Knoten sind mobil und bilden somit ein veränderliches Netzwerk

8 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 8 Verkehrstelematik Drahtlose Sensornetzwerke können Verkehrsdaten sammeln, vorverarbeiten und an ein intelligentes Verkehrsleitsystem senden Das Verkehrsleitsystem kann mit diesen Daten z.B. Ampelphasen, Geschwindikeitsbegrenzungen und Anzeigen über freie Parkplätze regeln

9 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 9 Verkehrstelematik Das Sensornetzwerk umfasst viele hunderte Knoten, die über ein großes Gebiet verstreut liegen Um Verkehrsfluss zu messen, müssen die Knoten permanent eingeschalten sein Sehr hoher Energiebedarf – permanente Stromversorgung nötig (Solar, permanent Strom) Multihopnetzwerke sind möglich – Sensorknoten müssen auch als Router funktionieren

10 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 10 Zustandsüberwachung zur Wartungsoptimierung Viele technische Systeme (Flugzeuge, Motoren, …) müssen regelmäßig gewartet werden – Es spielt keine Rolle ob Reperatur nötig ist Belastung soll während des Betriebes gemessen werden, um Aufschluss über nötige Reperaturen zu erhalten Bisher scheiterte Ansatz: – da an rotierenden und beweglichen Bauteilen nur schwer Messungen möglich – Übertragung der Messdaten nach außen nur schwer möglich Sensorknoten sollen diese Probleme lösen

11 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 11 Zustandsüberwachung zur Wartungsoptimierung Sensorknoten können in Bauteile integriert oder nachträglich angebracht werden Mängel werden frühzeitig erkannt und unnötige Reperaturen vermieden Wartungsintervalle können erhöht werden Zeitaufwände und Kosten werden reduziert

12 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 12 Zustandsüberwachung zur Wartungsoptimierung Sensorknoten sollen über mehrere Monate betriebsbereit sein – selten aktiv oder nur nach Aufforderung messen Kommunikation erfolgt direkt mit einer Bassistation – kann fest integriert sein (Cockpit, Kontrollstand) – kann mobil sein (Laptop PDA) Datenaggregation zwischen Knoten ist möglich Bilden nur sehr kleine Netzwerke

13 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 13 Landwirtschaft precision farming Sensorknoten können Landwirtschaft in vielen Bereichen unterstützen Messungen im Boden können vorgenommen werden (Feuchtigkeit, Nährstoffe, Pestizide, …) Steuerung von Bewässerungs-, Düngearbeiten, Temperatur, Licht und Belüftungssystemen in Gewächshäusern Überwachung von Tierherden (Bewegungsmuster, biolog. Daten)

14 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 14 Landwirtschaft precision farming Sensoren im Boden: – sollen mehrere Jahre halten – sind nur selten aktiv da, sich Bodenbeschaffenheiten nur langsam ändern – Knoten müssen auch als Router funktionieren Sensoren in Gewächshäusern – ähnlich wie bei Sensoren auf Feldern – Gebiet ist kleiner, dadurch benötigen Knoten keine Router Eigenschaften Tierherdenüberwachung – jedes Tier erhält Knoten und sendet gelegentlich die Daten um Kommunikationsaufwand zu verringern

15 IHP Im Technologiepark 25 15236 Frankfurt (Oder) Germany www.ihp-microelectronics.com © 2007 - All rights reserved 15 Anwendungszenarien für drahtlose Sensornetzwerke Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen oder Anregungen ?