Technologieübergreifende Kommunikation im Internet der Dinge (IoT) deutlich vereinfacht

Ob vernetzte Fahrzeuge, die in Echtzeit vor Staus warnen, Haushaltsgeräte, die sich aus der Ferne bedienen lassen, „Wearables“, die die körperliche Aktivität überwachen oder Industrieanlagen, die etwaige Produktionsfehler rechtzeitig erkennen und den technischen Support verständigen: Die Zahl intelligenter Produkte, die im Zeitalter des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) drahtlos mit anderen Geräten kommunizieren, ist in den letzten Jahren rasant gestiegen. Allerdings sind nicht all diese Geräte untereinander kompatibel, da sie – je nach Anforderung und Anwendung – verschiedene Funktechnologien wie Wi-Fi, Bluetooth oder ZigBee nutzen. Viele Geräte besitzen oftmals sogar die gleichen Funkfrequenzen und stören sich gegenseitig. Das verzögert die Datenübertragung, Daten können verloren gehen, der Energieverbrauch steigt und die Batterielebensdauer sinkt.

Forschende am Institut für Technische Informatik der TU Graz haben nun ein System entwickelt, das den direkten Informationsaustausch zwischen Geräten ermöglicht, die zwar unterschiedliche Funktechnologien, aber die gleichen Funkfrequenzen nutzen. Dabei handelt es sich um ein generisches Framework namens X-Burst, das Firmen zukünftig in die Betriebssysteme ihrer IoT-Produkte integrieren können. Die Forschenden machen sich zeitgesteuerte Energieimpulse („Energy-Bursts“) im Funkkanal zunutze, welche von jedem Smart Device erzeugt und von den meisten detektiert werden können: „Wir senden standardkonforme Datenpakete unterschiedlicher Länge. Diese Pakete sind in ihrer Länge encodiert, d.h., die Information ist in der Dauer der Pakete gespeichert. Die Empfangsgeräte überwachen den Energiepegel im Funkkanal und können dadurch die Pakete detektieren, ihre Dauer bestimmen und schlussendlich die darin enthaltene Information extrahieren“, erklären Rainer Hofmann und Hannah Brunner, die gemeinsam mit Kollegen Carlo Alberto Boano federführend im Projekt waren.

Carlo Alberto Boano und Hannah Brunner haben gemeinsam mit Kollegen Rainer Hofmann ein Framework entwickelt, das unterschiedliche Funktechnologien direkt miteinander kommunizieren lässt.

Carlo Alberto Boano und Hannah Brunner haben gemeinsam mit Kollegen Rainer Hofmann ein Framework entwickelt, das unterschiedliche Funktechnologien direkt miteinander kommunizieren lässt

In ihrer Arbeit konzentrierten sich die Forschenden vor allem auf den Datenaustausch im lizenzfreien 2,4-GHz-Band. Dieser Frequenzbereich wird von vielen Funkstandards benutzt – so auch von den gängigsten Technologien Wi-Fi, Bluetooth und ZigBee – die im Zentrum der Untersuchungen standen. Anhand eines Prototyps konnte das Team nachweisen, dass X-Burst eine erfolgreiche Kommunikation zwischen unterschiedlichen Funktechnologien ermöglicht, ohne dass – wie derzeit bei Geräten mit unterschiedlichen Funktechnologien notwendig – teure und unflexible Gateways zwischengeschalten werden.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Carlo Alberto Boano
Ass.Prof. Dott. Dott. mag. Dr. techn. MSc
TU Graz, Institut für Technische Informatik
Tel.: +43 316 873 6413
cboano@tugraz.at

Rainer Hofmann
Dipl.-Ing. BSc
TU Graz, Institut für Technische Informatik
Tel.: +43 316 873 6411
rainer.hofmann@tugraz.at

Hannah Brunner
TU Graz, Institut für Technische Informatik
hannah.brunner@tugraz.at

Foto links:
Das an der TU Graz entwickelte Framework X-Burst kann in das Betriebssystem bestehender Geräte integriert werden
Copyright für alle Fotos: TU Graz, Lunghammer

 

2020-03-18 Technologieübergreifende Kommunikation im Internet der Dinge (IoT) deutlich vereinfacht
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