Fliegende Datenzwerge

Wo geringe Datenmengen schnell an einen Ort geschickt werden müssen, hilft der neue kabellose und Energie sparende Funkstandard ZigBee. Er wird auf der Hannover Messe im „Wireless Pavillion“ am Fraunhofer-Stand A 46 in Halle 7 gezeigt.

Auf den ersten Blick sieht das Spektakel auf dem mehrere hundert Quadratmeter großen Feld bei Moers aus wie eine überdimensionale Lichtorgel aus den 70er Jahren. Auf den zweiten erkennt man die Heißluftballons, deren Brenner sich im Rhythmus der Musik entzünden und die Ballonhüllen in zwanzig Farben leuchten lassen. Der Effekt ist alt, die Technik, die dahinter steckt, dagegen brandneu: Die Signale werden von der Informationsquelle mit dem neuen Funkstandard ZigBee kabellos an die teilweise mehr als hundert Meter entfernten Heißluftballons gesendet.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg haben die riesige Lichtorgel zum Leben erweckt. Ohne ZigBee hätten sie bei dem Heißluftballonfestival mehrere hundert Meter Kabel gebraucht, um Laptops mit jedem einzelnen Ballon zu verbinden. Mit dem neuen Funkstandard lässt sich die Information kabellos an den gewünschten Ort schicken. Dabei springen die Daten in einem Netzwerk von Modul zu Modul, bis sie beim Richtigen ankommen. Die ZigBee-Module transportieren Informationen in beide Richtungen, von einem Computer über das Netzwerk zum programmierten Endmodul und andersherum. Jedes Modul ist dafür mit verschiedenen Komponenten ausgerüstet: einem Transceiver, einem Mikrocontroller und unterschiedlichen Schnittstellen für den Anschluss von Sensoren oder Aktoren. Der auf dem Mikrocontroller laufende ZigBee-Protokoll-Stack ist an die spezifischen Bedürfnisse des Kunden angepasst. Er steuert das Netzwerk. Die einzelnen Module des Netzwerks liegen bis zu 80 Meter voneinander entfernt.

Das Netzwerk kann je nach Programmierung sowohl kontrollieren als auch agieren: Temperaturveränderungen, Feuchtigkeit, Erschütterung oder Gasaustritte werden von einem Sensormodul am Ort des Geschehens erkannt und von einem Modem zum anderen bis zum Computer geschickt. Andersherum kann der Computer Befehle an ein Aktormodul schicken, das diese, wie bei den Ballons, vor Ort umsetzt. Der geringe Energieverbrauch des ZigBee-Netzwerks ist, neben der Reichweite, einer der großen Vorteile gegenüber anderen drahtlosen Funkstandards. „Denn die Module werden nur aktiv, wenn etwas passiert“, so Martin Lörcks vom IMS. „Verändert sich nichts, wechseln sie in einen Ruhezustand.“