Protokollbaukasten

Die s-net® Protokolltechnologie ist modular aufgebaut und ermöglicht eine Strom sparende und sichere Multi-Hop-Datenkommunikation in drahtlosen Sensornetzen. Kernstück ist das proprietäre Medienzugriffsprotokoll SlottedMAC, das die Effizienzvorteile eines Zeitmultiplex-Systems (Time Division Multiple Access TDMA) mit der Skalierbarkeit und Flexibilität von konkurrierenden Protokollen (Contention Based Protocols) vereint. Somit wird ein autarker, batteriebasierter Betrieb von drahtlosen Sensornetzen mit gleichzeitig geringer Latenzzeit (Verzögerungszeit) gewährleistet.

Flexible und extrem energiesparende Plattform für kundenspezifische Anwendungen

Mit Blick auf die verschiedenen Anforderungen der unterschiedlichsten Anwendungen wurde mit s-net® eine Systemumgebung und eine diensteorientierte Architektur für Sensornetze entwickelt, die auf besonders ressourcenarmen Funkknoten lauffähig ist. Dabei werden Teilfunktionalitäten eines Knotens in Form von funktionalen Komponenten oder Diensten realisiert, die von anderen Komponenten auffindbar und nutzbar sind. Diese Softwarearchitektur stellt eine flexible Plattform für die Realisierung von kundenspezifischen Applikationen dar. Die Parametrisierung der Protokolleigenschaften (für verschiedene Knotendichten, Vernetzungstiefen und Datendurchsätze) erlaubt eine Anpassung für unterschiedliche Anwendungsbereiche. Durch zeitliche Synchronisation des Netzwerks und Zeitmultiplex-Kommunikation wird eine lange Lebensdauer für batteriebetriebene Systeme erreicht.

Vermaschte und sichere Datenkommunikation

Ein dynamischer Aufbau und die Selbstorganisation der Netzwerktopologie ermöglichen einen geringen Konfigurationsaufwand, geringe Wartung und hohe Robustheit. Die Knoten kommunizieren bidirektional und organisieren sich dabei entlang einer Baumstruktur. Eine Multi-Hop-Kommunikation mit skalierbarer Reichweite sorgt für einen schnellen Datentransport durch das Netzwerk. Darüber hinaus ist es möglich, Daten gezielt an einen Knoten, oder eine ganze Gruppe von Knoten in Funkreichweite zu versenden. Für die sichere Datenübertragung von wichtigen Datenpaketen steht ein Sicherungsmechanismus zur Verfügung. Dieser Mechanismus signalisiert einem sendenden Knoten einen erfolgreichen Empfang. Bei Ausbleiben der Signalisierung wird dieses Paket erneut versendet. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zu einer konfigurierbaren Schwelle.

Inhärente Lokalisierung für eine ortsbezogene Aufgabenbearbeitung

Die vermaschte Vernetzung schafft die Grundlage für die raumgenaue Lokalisierung von Sensorknoten innerhalb des s-net® Netzes. Basierend auf einem weiterentwickelten WCL-Algorithmus (Weighted Centroid Localization) berechnet der Sensorknoten selbstständig seine eigene Position aus den Positionen aller empfangenen Knoten. Da die Position direkt auf dem Knoten berechnet wird, können Anwendungen auch ohne Netzwerkkommunikation z. B. einen Alarm bei Diebstahl auslösen.

Eine Beschreibung der wichtigsten Komponenten finden Sie hier .

• Produktinformation Protokollbaukasten [ PDF 76KB ]

Hardware-Referenzdesign

Bei allen Sensornetzplattformen des Fraunhofer IIS wurde beim Design auf eine möglichst geringe Stromaufnahme geachtet, um extrem langlebige Systeme realisieren zu können. Für batterieautarke Systeme greifen wir auf Schlüsseltechniken aus den Bereichen Powermanagement und Energy Harvesting zurück.

Die Hardware-Referenzdesigns der Fraunhofer IIS s-net® Sensorknoten-Plattformen können direkt von Ihnen übernommen werden. Unsere Funkmodule lassen sich meist unverändert einsetzen, bieten aber auch einen soliden Ausgangspunkt für Ihre individuelle Lösung. Systemeigenschaften, Sensorik, Schnittstellen oder Bauform lassen sich individuell anpassen.

Die s-net® S3 Plattform ist die derzeit aktuelle Sensorknoten-Plattform des Fraunhofer Instituts für Integrierte Schaltungen. Zu Ihrer Entwicklung wurden moderne, leistungsfähige und kostengünstige Komponenten verwendet. Insbesondere der erweiterte Speicher des Mikrocontrollers wird in zukünftigen komplexen Sensornetz-Anwendungen von Bedeutung sein.

Unsere Funkmodule ermöglichen die Realisierung von komplexen drahtlosen Sensornetzen, können aber auch in einfachen Telemetrie-Anwendungen eingesetzt werden. Anwendungsbereiche finden sich in der verteilten Datenerfassung, bei Smart Objects oder für Lokalisierungszwecke.

Details zu unseren vorhandenen Hardware-Lösungen erhalten Sie hier .

Evaluation-Kits

Mit den s-net® Evaluation-Kits können Sie die Leistungsfähigkeit der drahtlosen Sensornetztechnologie für Ihre Anwendung erproben. Sind spezielle Modifikationen am bestehenden System notwendig, werden vom Fraunhofer IIS auch maßgeschneiderte Evaluation-Kits angeboten.

Funktionalität s-net® Evaluation-Kit »DATA«

Das Evaluation-Kit »DATA« besteht aus einem Masterknoten und fünf Sensorknoten, welche sich eigenständig zu einem Multi-Hop-Netz organisieren. In diesem Sensornetz können Daten zwischen den Sensorknoten und dem an einem PC angeschlossenen Masterknoten ausgetauscht werden. Die Multi-Hop-Fähigkeit von s-net® ermöglicht die Abdeckung einer über die Funkreichweite eines einzelnen Kotens hinausgehende Fläche.

Auf allen Sensorknoten des Evaluation-Kits ist eine Beispiel-Anwendung vorinstalliert, welche periodisch einen Temperaturwert misst und zum Masterknoten überträgt. Außerdem ist es möglich, selbst definierte Datenpakete an den Sensorknoten einzuspeisen und über das Netz zum Masterknoten zu übertragen. Über eine grafische Benutzeroberfläche können die s-net® Sensorknoten nach den Nutzervorstellungen konfiguriert und bedient werden. Somit lassen sich geplante Applikationen probeweise umsetzen und am vorgesehenen Einsatzort testen, egal ob Messtechnik-, Überwachungs- oder Steuerungsanwendung.

Im Lieferumfang enthalten sind:

• 1 Masterknoten (Stromversorgung über USB)
• 5 Sensorknoten (Stromversorgung über Batterie oder USB)
• 1 USB-Kabel
• 1 CD (PC-Steuerungs-Software (Java/Windows XP/7), Dokumentation)

• Produktinformation Evaluation-Kit »DATA« [ PDF 140KB ]