Der Low Energy Radio Stack bringt energieoptimierte Kommunikation in industrielle Anwendungen

Der Protokollstack erlaubt die drahtlose Vernetzung energiesensitiver Anwendungen, die lange Batterielaufzeiten und somit lange Wartungsintervalle benötigen. Er ist für Anwendungen geeignet, bei denen niedrige Datenraten mit äußerster Energieeffizienz gepaart werden.

Der Stack benötigt deutlich weniger Speicherplatz als Standard-Stacks und kann so mit günstiger Hardware auch in großer Stückzahl eingesetzt werden. Der Low Energy Radio Stack bringt Funk-basierte Kommunikation in Anwendungen wie Condition Monitoring und Machine to Machine Kommunikation.

Der kompakte Low Energy Radio Stack ist auf Applikationen mit sehr geringem und sporadischem Kommunikationsaufkommen zugeschnitten und weist gleichzeitig eine geringe Komplexität auf. Somit kann er auf einer günstigen Hardware eingesetzt werden, was die Gesamtkosten des künftigen Produkts senkt. Zudem benötigt er keine Spezial-Hardware.

Die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK haben mit dem Low Energy Radio Stack eine Softwarebibliothek entwickelt, die stringent auf einen niedrigen Energie- und Ressourcenverbrauch ausgerichtet ist. Dadurch können die Wartungsintervalle zum Batteriewechsel verlängert werden bzw. kleinere Batterien eingesetzt werden. Aktuelle Standards wie IEEE 802.15.4 (ZigBee, WirelessHART, 6LoWPAN) und IEEE 802.15.1 (Bluetooth, WSAN-FA) sind noch nicht umfassend auf Energieeffizienz optimiert.

Der Low Energy Radio Stack besteht aus einem Netzwerkmanagement, einem energieeffizienten MAC Protokoll sowie einer Hardware-Abstraktionsschicht. Die Middleware unterstützt ein selbstorganisierendes Netzmanagement, was Selbstkonfiguration, die Selbstheilung und den Selbstschutz erlaubt. Unterstützt wird eine Stern-Topologie, bei der redundante Links möglich sind. Das MAC Protokoll nutzt die Energiesparfunktionen der Hardware und unterstützt die asynchronen Verfahren XMAC, BMAC und Zyklische Abfrage.

Die Hardware-Abstraktionsschicht macht den Protokollstack unabhängig von der Hardware-Plattform und sorgt so für eine Wiederverwendbarkeit des Low Energy Radio Stacks. Durch die Hardware-Abstraktionsschicht ist der ESK-Stack unabhängig vom Tranceiver, wodurch Applikationen abhängig von der Anforderung an Reichweite und die Übertragungsrate das entsprechende Frequenzband nutzen können.

Da der Low Energy Radio Stack der Fraunhofer ESK auf einen niedrigen Energieverbrauch optimiert ist, lässt er sich sehr gut mit Verfahren wie dem Energy Harvesting kombinieren.

Die Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK

Die Fraunhofer ESK verfügt über Expertise für weite Bereiche der IuK, von Übertragungstechnik über Protokolle und Systeme bis zu intelligenten Anwendungen. Ihre Kernkompetenzen Leitungsgebundene Übertragungstechnik, Lokale Funknetze, Ethernet/IP-Kommunikation, Adaptive Software, Modellbasierter Softwareentwurf und Absicherung sowie Multicore-Software bündeln das Know-how, das in den Anwendungsfeldern Automotive, Industrial Communication und Telecommunication zum Einsatz kommt.

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