Skills and Capabilities

Am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen existieren alle Kompetenzen, die für eine vollständige kundenspezifische Systemlösung nötig sind. Vom Schaltungs- und Antennendesign über modulare Protokollstacks - die für jede Anwendung optimal zusammengestellt werden – bis hin zu Anwendungssoftware und Benutzeroberflächen sowie Schnittstellen in andere weiterführende Netzwerke können wir alle Kundenwünsche berücksichtigen.

Hardware-Design

Bei vielen Funkanwendungen spielt der verfügbare Platz eine entscheidende Rolle. Für die Miniaturisierung der Funktechnologie sind am Fraunhofer IIS Kompetenzen im Hochfrequenz-Schaltungsdesign und der Aufbau- und Verbindungstechnik vorhanden. Da Funktransceiver meist autark eingesetzt werden und die Energieversorgung somit ein wichtiger Punkt ist, wird bei der Entwicklung ein sehr starker Fokus auf Low Power Schaltungsdesign gelegt. Weiterhin laufen Arbeiten zur drahtlosen Energieübertragung über induktiv gekoppelte Systeme.

Als unabhängiges Entwicklungshaus für Antennen bieten wir Ihnen zusätzlich ein maßgeschneidertes Antennendesign für Ihre Funklösung an: Entwicklung, Simulation, Aufbau und Test verschiedener Antennentypen sind bei uns möglich.

Es stehen verschiedene Funkmodule für den Einsatz in den ISM Bändern bereit, welche kundenspezifisch angepasst werden können.

Protokolle und Applikationen

Die Software-Architektur eines Protokoll-Stacks umfasst die Luftschnittstelle (Bitübertragungsschicht und Medienzugriffsschicht), eine optionale Netzwerkschicht mit Zusatzfunktionalitäten, wie z.B. unterschiedliche Grade an Vernetzungsmöglichkeiten und ein so genanntes Telemetrie Host Controller Interface (THCI), eine nachrichtenbasierte Schnittstelle zur Kommunikation mit der Anwendung.

Um vielfältigen Anwendungen gerecht zu werden, muss die Kommunikations-Software flexibel an die unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden können. Der Protokoll-Stack zur Datenübertragung ist durch eine modulare Software-Architektur dafür ausgelegt.

Unterschiedliche Grade an Netzwerkfähigkeit bieten eine optimale Lösung für verschiedenste Anwendungen:

• Offener Broadcast
• Adressierte Punkt-zu-Punkt-Übertragung
• Weiterleiten von Paketen über verteiltes Netzwerk (Multi-Hop-Routing)
• Auch selbstlernende Topologien sind möglich

Eine hohe Zuverlässigkeit der Datenübertragung lässt sich durch Paketbestätigung (ARQ-Protokoll) und Fehlersicherung (CRC) erreichen. Weitere unterstützende Verfahren sind Störungswarnungen und Verfügbarkeitskontrolle von Funkknoten.

Auch Verfahren (Forward Error Correction FEC), die Fehler in empfangenden Datenpaketen wieder korrigieren können, sind möglich.

Frequenzempfehlung

Die Auswahl des passenden Frequenzbandes unter Sicherheits-, Störungs- und Datenratengesichtspunkten ist entscheidend für die spätere Nutzung der Anwendung in verschiedenen Umgebungen. Die Ingenieure am Fraunhofer IIS unterstützen Sie mit Ihrem Wissen über die internationale Verfügbarkeit der einzelnen Frequenzbänder, deren Störanfälligkeit, Bandbreite und die zu beachtenden Sicherheitsaspekte (hard- und softwareseitig).

Host Controller Inteface (THCI)

Die Anbindung an eine Applikation bzw. an einen Host Controller (z.B. ein PC) erfolgt über eine einfache Programmierschnittstelle, unser so genanntes Telemetrie Host Controller Interface THCI. Über das THCI werden sowohl Benutzerdaten als auch Signalisierungsdaten übertragen. Somit können Sie auch ihre eigenen Anwendungen, aufbauend auf unserem Protokollstack, entwickeln und einsetzen.

Der Host bzw. die Anwendung kommuniziert mit dem Modul mittels Nachrichten, die teilweise anwendungs- bzw. protokollspezifisch sind. Die Nachrichten werden z.B. über den seriellen Port des Funkmoduls übertragen.

Ein Beispiel für ein mögliches Set an Nachrichten, die für einen netzwerkfähigen Protokoll-Stack gedacht sind, zeigt die folgende Tabelle:

Application

Vielen Anwendungen aus dem Industrie- und Heimbereich können um Komponenten aus der drahtlosen Datenübertragung erweitert und damit komfortabler und effizienter werden. Zu den typischen Anwendungen gehört die automatische Übertragung von Messwerten oder Daten über größere Entfernungen. Fernüberwachung und -steuerung sind die klassischen Einsatzgebiete der Telemetrie.

Das Fraunhofer Institut für integrierte Schaltungen IIS entwickelt und forscht seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Telemetrie. Waren es früher meist Anwendungen, die ohne Vernetzung der Funkknoten auskamen, so werden heute verstärkt vernetzte Systeme zur Anwendung gebracht. Dabei eröffnen sich durch verteilte Datenerfassung und Kommunikation völlig neue Möglichkeiten in der Messtechnik und Sensorik.

Siehe auch »Drahtlose Sensornetzwerke«

Funklösungen für Mess- und Steuerungstechnik

Die Integration von Funklösungen in Mess- und Steuerungstechnik ermöglicht die schnelle und kabellose Weitergabe von Messwertung und eine flexible Anordnung von Messgeräten. Der Einsatz von standardisierten Lösungen ist dabei meist nicht für schlanke Applikationen geeignet, da sie sich nicht optimal in ein Produkt integrieren lassen. Maßgeschneiderte Lösungen erlauben auf Reichweite und Qualität optimierte Antennen sowie Software-Architekturen die auf die individuellen Betriebsbedingungen wie Stromverbrauch und Datensicherheit ausgerichtet sind.

KfZ-Elektronik

Drahtlose Kommunikationslösungen in Fahrzeugen unterstützen eine komfortable und sichere Fortbewegung. Darüber hinaus spart der Verzicht auf Kabel Platz und Gewicht. Anwendungen sind schlüssellose Zutritts- und Startsysteme, Reifendruck-Kontrollsysteme oder Fernbedienungen für Garagen oder Standheizung. Mit der Erweiterung der Kommunikation auf Systemen außerhalb des Autos (Torsteuerungen, Alarmanlagen, Gebäudeautomation) sind interessante Anwendungen verbunden.

Intelligente Hausvernetzung

Der wachsende Bedarf an Lösungen zur Vernetzung von intelligenten Hausgeräten erfordert den Einsatz von Funkmodulen die miteinander und/oder einem zentralen Sende- und Empfangsknoten kommunizieren. Damit werden eHome-Lösungen möglich, die Türen, Fenster und Heizungen tages- und witterungsabhängig steuern und überwachen, personalisierte Multimedia-Angebote ermöglichen oder Lebensmittel automatisch bestellen.

Beispiele für Steuerungs- und Automatisierungstechnik

• Gebäude- und Industrieautomatisierung
• Wartungsfreie Funkschalter
• Vernetzung von Kransystemen

Beispiele für Beobachtungs- und Überwachungssysteme

• Alarm- und Feuermeldeanlagen
• Fernüberwachung

Beispiele für Point-of-Sales-Anwendungen

• Vernetzung von Kassensystemen und Bankenterminals
• Getänkeautomaten, Parkscheinautomaten

Beispiele aus dem medizinischen Bereich

• Defibrillator
• Biotelemetrie (z.B. Belastungsmessung, Implantate, Herzschrittmacher)

Products and Service Offers

Eine typische Telemetrie-Lösung besteht aus einem Funk-Modul - inklusive speziell angepasster Antenne - und einem Mikroprozessor-System, auf dem ein angepasster Protokollstack und die Applikation ablaufen. Da das Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen über fertige Teillösungen verfügt, können wir unseren Kunden eine schnelle Prototypenentwicklung anbieten.

Design von

• Schaltungen
• Antennen

Entwicklung von

• Kommunikations-Protokollen
• Anwendungssoftware
• Schnittstellen

Lizenzierung von

• Telemetrie-Modulen