Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IISMesse Nürnberg / 25. Februar 2020 - 27. Februar 2020
embedded world 2020
Embedded Systems For Smarter Applications
Halle 4 - 460/470
embeddedworld2020
MIOTY®-basiertes energieautarkes Wide-Area Network
Copyright © by Kurt Fuchs
Das energieautarke Wide-Area Network ist eine einzigartige Kombination des neuen LPWAN-Standards MIOTY® mit Energy Harvesting für Massive-IoT-Anwendungen im Smart-City-Bereich und Industrial Internet of Things (IIoT). Die MIOTY®-Technologie basiert auf dem Telegram-Splitting-Verfahren, das ein Funktelegramm in mehrere Subpakete aufteilt und über Zeit und Frequenz verteilt. Die Energy-Harvesting-Technologie nutzt kleinste Energiemengen wie Wärme, Licht oder Vibration, um MIOTY® ganz ohne Kabel oder Batterien zu betreiben.
Locadis® - präzise Lokalisierung für IoT-Netze
Die Lokalisierung von Personen und Objekten wird besonders für aktuelle und zukünftige IoT-Anwendungen immer relevanter. Kommunikationstechnologien mit der Möglichkeit zur Lokalisierung bieten hierfür oft den entscheidenden Mehrwert. Durch die Kombination der Fraunhofer Lokalisierungskompetenz locadis und gängigen Kommunikationstechnologien ist es möglich die hohen Anforderungen von IoT-Lokalisierungslösungen zu bedienen.
IoT-based Process Management
Unter dem Thema IoT-based Process Management bearbeitet das Fraunhofer IIS Projekte zur Nutzung von IoT-Daten (Internet of Things) zur Analyse und Steuerung räumlich verteilter Prozesse in der Produktion und Logistik. Dabei ermöglichen Verfahren der Prozesserfassung auf Basis von IoT-Systemen eine umfassende Sicht auf Abläufe physischer Prozesse und geben die Datengrundlage für Methoden des Process Mining zur Prozessanalyse, Prozesssteuerung sowie Prozessoptimierung.
Software Defined Radio – Hybridradio für FM/AM, DAB+, DRM und Internet
Moderne Hybridradios schalten automatisch zwischen analogem UKW, digitalem DAB+ und Internetstreams hin und her. Sie suchen immer die beste Empfangsquelle für ein Radioprogramm und bieten so einen störungsfreien Hörgenuss für unterwegs. Regionale Lieblingsprogramme lassen sich auf diese Weise auch außerhalb des jeweiligen Sendegebiets weiterhören.
Die Integration von Fraunhofer Softwarekomponenten ermöglicht diese Hybridfunktion in Infotainmentsystemen. Sie machen Radioplattformen flexibel für verschiedene Märkte oder Fahrzeugklassen und garantieren zudem eine kompromisslose Audio-Qualität. Komplettiert wird die Softwarelösung für hybride Autoradios durch Daten-Decoder, die neben dem Audioprogramm auch Bilder, Textmeldungen und weitere Zusatzinformationen liefern.
Hierfür bietet das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS eine Full-Stack-Lösung: von der Basisband-Decodierung bis zur Audiowiedergabe inklusive einem webbasierten User-Interface.
Diese Implementierung ermöglicht eine parallele Verarbeitung mehrerer Eingangspfade in Echtzeit sowie den Zugriff über Low- und High-Level-Schnittstellen (C++ und REST-API) auf die entsprechenden Komponenten. Zusätzlich umfasst die Hybridradio-Implementierung einen Client für IP-basiertes Streaming.
IC-Design
Als eine der führenden IC-Design-Einrichtungen in Europa erarbeiten wir maßgeschneiderte Lösungen für die sich stets weiterentwickelnden Anforderungen der Industrie. Da wir technologie- und herstellerunabhängig aufgestellt sind, können wir unseren Kunden optimale Lösungen anbieten. Unser Fokus liegt auf der Entwicklung von Mixed-Signal ASICs, intelligenten integrierten Sensorsystemen sowie auf Designlösungen für zunehmend komplexer werdende elektronische Systeme. Ob für Industrie, Kommunikation, Automotive oder andere Anwendungsbereiche – wir begleiten Sie von der Idee bis zur Serienreife.
Neuromorphe Hardware – Energieeffiziente KI-Chips
Die Anwendung maschinellen Lernens in Embedded-Geräten liegt stark im Trend. Eine Vielzahl an KI-Chips ist angekündigt, erste Produkte für Embedded-KI sind auf dem Markt. Bisherige neuronale Netzwerkarchitekturen wie Deep Neural Networks erfordern komplexe Rechenleistungen und verzeichnen einen hohen Energieverbrauch. Neuromorphe Hardware dagegen setzt auf massive Parallelverarbeitung und führt Rechenvorgänge, zum Beispiel im Bereich des maschinellen Lernens, besonders schnell und energieeffizient aus. Effiziente Architekturen für neuromorphe Hardware sind daher mit Hinblick auf Rechenleistung, Energieverbrauch und Chipfläche ein entscheidender Faktor für einen breiten Einsatz neuronaler Netze in Embedded-Produkten.
Das Fraunhofer IIS stellt verschiedene neuromorphe Hardware-Architekturen vor. Darunter befinden sich neuartige Ansätze, die das menschlich arbeitende neuronale Netz näher an den Chip bringen.
Leistungseffiziente Vernetzung im Auto für Datenraten bis 16 Gbit/s
Mit einem neuen Highspeed Link können Datenraten bis 16 Gbit/s über ein einfaches Kupferkabel von 15 m Länge in Echtzeit übertragen werden. Der Elektronikbaustein eignet sich besonders für hochbitratige Datenströme mit Echtzeitanforderungen in Fahrerassistenzsystemen mit Machine Vision, aber auch für die Anbindung mobiler Endgeräte sowie für Multimedia-Anwendungen im Fahrzeug.
Diese Anwendungen benötigen einen hohen Datendurchsatz auf einem einfachen, leichten und günstigen Kupferkabel bei niedrigem Stromverbrauch und geringer Laufzeit der Daten. Der neue Physical Layer überträgt 16 Gbit/s über ein einzelnes Twisted-Pair-Kabel von bis zu 10m Länge oder ein Koax-Kabel von bis zu 15m und verbraucht dabei weniger als ein Watt pro Sender- und Empfängerpaar. Die minimale Laufzeit stellt Videodaten für die Machine Vision-Anwendungen und Mensch-Maschine-Interaktion in Echtzeit zur Verfügung. Das universelle Design dieser Entwicklung ermöglicht die effektiv gleichzeitige Übertragung unterschiedlichster Inhalte mit verschiedenen Anforderungen und erlaubt so die Übertragung bisher paralleler Verbindungen über ein Kabel.
Ähnliche Anforderungen finden sich in der Fertigungsautomatisierung und Robotik, z.B. im Bereich Umfelderkennung und Materialprüfung, in der Medizintechnik sowie beim Broadcasting mit mehreren Kameras/HD-Video-Strömen.
Eine Evaluierungs- und Testplattform des 16 Gbit/s Physical Layers zeigen die Wissenschaftler auf der embedded world in Halle 4, Stand 4-460.
- Weitere Informationen zur leistungsgebundenen Datenübertragung finden Sie hier (iis.fraunhofer.de)
Ultra-Low-Power-Technologie RFicient® für das Internet der Dinge
Copyright © by Kurt Fuchs
Der RFicient® WakeUp Receiver überwacht ständig den Funkkanal und reagiert mit einem Stromverbrauch unter 3 µA innerhalb weniger Millisekunden. Er kann damit beliebige IoT- und Sensorknoten nach Bedarf aktivieren und sorgt für langlebigen wartungsfreien Betrieb. Die RFicient® Funksensorik bietet durch kontinuierliche, flächendeckende Funküberwachung ohne Standard- und Frequenzeinschränkung viele neue Möglichkeiten. RFicient® stellt daher eine Schlüsseltechnologie für das Internet der Dinge dar.
- Weitere Informationen zur Ultra-Low-Power-Technoloige RFicient® finden Sie hier (iis.fraunhofer.de)
Entwicklung intelligenter Sensormodule für mobiles Monitoring
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Wir am Fraunhofer IIS entwickeln individuelle Lösungen für Sensorik und Analyse von physiologischen Parametern. Für die Erfassung der physiologischen Parameter nutzen wir z.B. Elektroden, Atmungsbänder oder kapazitive Sensorik. Damit unsere diskreten Sensormodule Vitaldaten im mobilen Alltag erfassen und in Echtzeit analysieren können, setzen wir auf Low-Power-Konzepte sowie auf robuste Algorithmen für Embedded Systems . Die miniaturisierte anwendungsnahe Integration, z.B. in Textilien, Möbeln oder Fahrzeugen, erlaubt eine mobile und angenehme Datenaufnahme passend zum Anwendungsszenario. Für die Analyse der aufgenommenen Biosignale bereiten wir diese auf und berechnen charakteristische Kennwerte, wie Herzrate oder Herzratenvariabilität.