Sommersemester 2018

Drahtlose Sensornetze

Inhalt

Unter dem Begriff "Drahtlose Sensornetze" versteht man die Ansammlung hunderter oder tausender "Sensorknoten", welche die weiträumige Beobachtung von Phänomenen der realen Welt erlauben, ohne dabei die physischen Prozesse wesentlich zu beeinflussen. Ein Sensorknoten ist dabei ein mit Sensoren, Prozessoren und drahtlosen Kommunikationseinheiten ausgestatteter Miniaturcomputer, der per Batterie gespeist über längere Zeiträume Sensordaten erfassen, verarbeiten und zu anderen Knoten bzw. zu einer Basisstation übertragen kann. Aufgrund der anvisierten geringen Grösse auch als "Smart Dust" bezeichnet, sollen Sensorknoten in nicht all zu ferner Zukunft in den verschiedensten Szenarien einfach und in grossen Stückzahlen ausgebracht werden, um Gefahren frühzeitig zu erkennen, Umweltveränderungen detailliert zu überwachen und Menschen effektiv zu schützen. Diese Bandbreite an möglichen Einsatzgebieten, vor allem auch im Hinblick auf die Ausbringung der Sensorknoten in der realen Welt (zu Wasser, zu Lande und in der Luft; in- und ausserhalb von Gebäuden), sowie die durch die geringe Grösse resultierenden knappen Energie- und Hardware-Ressourcen ergeben eine Vielzahl von Herausforderungen an Hard- und Software.

Themen

In der Vorlesung "Drahtlose Sensornetze" werden die grundlegenden Aspekte und einige weiterführende Themen dieser Sensornetze vorgestellt. Ausgehend von typischen Anwendungen werden Basisanforderungen abgeleitet und deren Auswirkungen auf den Entwurf von Hardware, Betriebssystemen, und Kommunikationsprotokollen beschrieben. Es werden grundlegende Dienste wie Zeitsynchronisation, Lokalisierung und Sensorkalibrierung betrachtet, welche die Grundlage für die Sammlung, Verarbeitung und Interpretation von Sensordaten bilden. Die Vorlesung behandelt ebenfalls die zur praktischen Nutzung nötige Programmierung und Ausbringung, indem sie zeigt, welche Probleme hier auftreten und welche Konzepte und Werkzeuge zu deren Lösung entwickelt wurden.

Literatur

  • H. Karl and A. Willig: Protocols and Architecture for Wireless Sensor Networks, Wiley, Chichester, 2005, ISBN 0-470-09510-5