Intelligente Geb?udesteuerungen in Fabrikanlagen wie auch in
Privathaushalten werden für die Steuerung vieler Systeme wie Licht, Klima oder
Jalousien eingesetzt. Dabei werden – bislang meist über Kabel – zwischen den
Ger?ten mittels eingebauter Netzknoten Signale weitergegeben, um die Technik
entsprechend zu steuern. Auch Ger?te mit Funksteuerung sind m?glich, jedoch
sind die Reichweiten hier bislang sehr klein und h?ufig nur innerhalb eines
Raumes m?glich.
Bei solchen Installationen existieren h?ufig noch technische Probleme:
durch Defekte oder Umbau k?nnen Knoten verschwinden, die Kommunikation wird an
dieser Stelle verhindert. Es k?nnen St?rungen durch dynamische Ver?nderungen
auftreten, z.B. durch umherlaufende Menschen, oder Türen, die auf und zu gehen.
Auch St?rungen durch andere Ger?te auf gleichen Frequenzen sind m?glich. Wenn
viele Ger?te gleichzeitig senden, besteht ein sehr gro?es Signalaufkommen mit
vielen Redundanzen, auch st?ren sich die Knoten gegenseitig – das sogenannte
Broadcast-Storm-Problem. Bei ?berlastung kann
die Kommunikation sogar v?llig zusammenbrechen. Intelligente
Geb?udesteuerung ist eine sehr nützliche Technik, bislang funktioniert sie jedoch
noch nicht effizient und die Installation gestaltet sich aufw?ndig,
insbesondere bei der Signalübertragung durch Kabel.
Gro?e Netze
mit vielen Ger?ten – bei kabelloser Installation – das ist das Ziel von Junior
Prof. Dr. Hannes Frey und seinem Mitarbeiter Rafael Funke. Die problematischen
Redundanzen wollen sie minimieren, indem sie Knoten entfernen und damit das
Netz ausdünnen. Dieses ist dadurch zwar st?ranf?lliger, aber mit der richtigen
Balance zwischen Netzdichte und Redundanzfreiheit kann dieses Problem
überwunden werden.
Dr. Hannes Frey und Rafael Funke bauen auf der herk?mmlichen
Funktionsweise auf: Jeder Knoten gibt ein empfangenes Signal genau einmal an jeden
seiner Nachbarn weiter. Trotz begrenzter Sendereichweite werden auf diese Weise
alle Ger?te im Netz erreicht. Frey und Funke konfigurieren das System so, dass es
dynamisch auf St?rungen reagieren kann: Spezielle Back-up-Knoten wiederholen
bei Bedarf – und nur dann – das Signal über Backup-Pfade. Mittels
Multi-Hop-Kommunikation funktioniert dies auch über nicht-vorhandene Ger?te
hinweg. Zus?tzlich k?nnen die Knoten durch algorithmische L?sungen der Mikrocontroller
auch bei geringer Speicherkapazit?t (kostengünstig) arbeiten.
Für die einzelnen Knoten werden in einem herk?mmlichen Schalter kleine
Platinen installiert, die vom Projektpartner Insta Elektro GmbH in Lüdenscheid
entwickelt und gebaut wurden. Neben Schaltern k?nnen auch Fernbedienungen oder
Bewegungsmelder als Eingabeger?te dienen.
Die
Konfiguration wurde bereits in Versuchsaufbauten und Simulationen mit 230
installierten Knoten getestet. Als Ergebnis konnten Hannes Frey und Rafael Funke
eine signifikante Steigerung in der Auslieferungsrate auf 95 Prozent verzeichnen
– dem Anteil der Knoten, die die Nachricht tats?chlich bekommen haben.
Das zweij?hrige
Forschungsprojekt wurde im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand
(ZIM) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie mit 180.000
Euro gef?rdert.
<link fileadmin aktuelles pressefotos april forschunginsight_maerz2012.pdf>M?rz-Ausgabe 2012 der Forschung inSight
