LOEWE Jahresbericht 2012 - Hessisches Ministerium für ...

7 Laufende Projekte 3. Förderstaffel (Zentrum und Schwerpunkte)
7.2 LOEWE-Schwerpunkte
Bisherige Ergebnisse
Im Rahmen der 3. Förderstaffel werden seit 1. Januar 2011 folgende Schwerpunkte mit LOEWE-Mitteln
gefördert:
LOEWE-Schwerpunkt Cocoon
Kooperative Sensorkommunikation
Partner
Koordinator
Homepage
Technische Universität Darmstadt (TUD) (Federführung), Universität Kassel
Prof. Dr.-Ing. Abdelhak Zoubir, Technische Universität Darmstadt
www.cocoon.tu-darmstadt.de
> Aufbauphase
Förderzeitraum 1. Januar 2011 – 31. Dezember 2013
Wissenschaftliche Ergebnisse / Publikationen
Im Kontext des Forschungsschwerpunkts konnten größere Testbeds für Sensornetze entwickelt werden,
die es erlauben, im Zusammenspiel verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen möglichst realitätsnah
wissenschaftliche Ergebnisse zu validieren. Das TUDμNet beispielsweise umfasst als Sensornetzwerk verschiedene
Gebäude der TU Darmstadt, ein Solarhaus und den Botanischen Garten in Darmstadt. Neben
der Möglichkeit der realistischen Überprüfung von neuen Technologien und Verfahren wurde das TUDμNet
aus Anwendungssicht für die Messung / Reduktion von CO 2 -Emmissionen entwickelt. Die Ergebnisse der
vier Arbeitsbereiche sind im Einzelnen:
A Im Bereich der Sicherheits-Optimierung wurden Ansätze entwickelt, die die besonderen Eigenschaften
von Face Routing ausnutzen, um Angriffe und Fehlverhalten bei der Weiterleitung von Paketen zu
erkennen. Face Routing wurde auch erweitert, damit geographische Bereiche, in denen Angriffe / Fehlverhalten
erkannt wurde, umgangen werden können. Die Performanz und Reichweite drahtloser Netz-
106 Landesförderung 4.486.000 Euro
werke konnte durch Two-Way Relaying Methoden verbessert werden.
107
Leitziele
2011 1.493.000 Euro
2012 1.499.000 Euro
2013 1.494.000 Euro
Durch die Forschung auf dem Gebiet der massiv vernetzten, drahtlosen Sensor-Kommunikation leistet der
LOEWE Forschungsschwerpunkt Cocoon einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Lebens- und
Arbeitswelt in vielen Bereichen. Sensoren im Sinne dieses Forschungsschwerpunkts können die unterschiedlichsten
Geräte sein wie Umweltsensoren, Mobiltelefon, PDA, Navigationsgerät, Autoschlüssel, etc.
Dieses Konzept erfordert eine intelligente Umgebung, in der Dienste, die das tägliche Leben unterstützen,
allgegenwärtig zur Verfügung stehen. Der Forschungsschwerpunkt dient als ideale Basis zum Aufbau eines
auf internationaler Ebene an vorderer Stelle platzierten Forschungsverbunds.
Wissenschaftliche Ziele / Publika tions ziele
Der Forschungsschwerpunkt Cocoon adressiert die schichtenübergreifende
Untersuchung und Konzipierung sensorbasierter
Netze. Die grundlagenorientierten Arbeitsbereiche sind
den Themen „Netzwerkaspekte“ (A), „Signalverarbeitung“ (B)
und „Transceiver-Architekturen“ (C) zugeordnet und werden
durch den Themenbereich „Bereichsübergreifende Aspekte und
Verifizierung“ (D) schichtübergreifend vernetzt.
Im Bewilligungszeitraum sind 30 Konferenz- bzw. Workshop-
Beiträge und 16 Zeitschriftenartikel geplant.
B Es wurden verschiedene verteilte Raum-Zeit-Kodierungs- und Beamforming-Verfahren für Mehr antennensysteme
und Relaissysteme mit dem Ziel, einen möglichst guten Kompromiss zwischen Bitfehlerrate,
Rechenkomplexität und Datenübertragungsrate zu erreichen, entwickelt. Im Bereich der Algorithmen
zur verteilten Detektion lag der Fokus der biologisch inspirierten Methoden auf adaptiven
Diffusionsalgorithmen, die sowohl zur Detektion als auch zur Schätzung eingesetzt werden können. Die
Verfahren zum Interference Alignment wurden weiterentwickelt und wichtige Rahmenbedingungen
hergeleitet.
C Während ursprünglich die Simulation eines möglichen rekonfigurierbaren HF-Frontends mittels FPGA
oder DSP und der Testumgebung der Universität Kassel angedacht war, wurde im Jahr 2012 die Zielsetzung
hinsichtlich der Plattform zugunsten des WARP-Radios der Rice University geändert. Mit der
Europäischen Weltraumorganisation ESA und Industriepartnern wurden bereits erste Gespräche über
eine längerfristige Förderung der BST-Dickschichttechnologie für Leistungsanwendungen geführt. Die
zwei im letzten Jahr entwickelten ASICs (Hochvolt-DC / DC-Wandler und D / A-Wandler) kommen ohne
weitere externe Kapazitäten oder Spulen aus und können über eine digitale Schnittstelle gesteuert
werden.
D Die Arbeiten im Bereich D bewegen sich stark im Testbed-Umfeld. Neben dem oben angesprochenen
TUDμNet ist insbesondere das neu etablierte Software-defined Radio Testbed hervorzuheben, welches
eine Umgebung für die gemeinsame praktische Validierung von Mechanismen auf den unteren Kommunikationsschichten
schafft. Dadurch wird es möglich, Cross-Layer-Ansätze in der Praxis zu untersuchen
und zu evaluieren.
Es wurden zwei Keynotes von Cocoon-Mitgliedern auf internationalen Konferenzen gehalten. Es wurden
28 Konferenz- und Workshopbeiträge und fünf Zeitschriftenartikel veröffentlicht. Eine erste Dissertation
konnte in 2012 abgeschlossen werden.
Kynthia Stavrakakis erhielt den „Young Scientist Award” für den besten Beitrag an der „International
Conference on Electromagnetics in Advanced Applications 2012 (ICEAA’12), die im September 2012 in
Südafrika abgehalten wurde. Die „European Society of Computational Methods in Sciences and Engineering”
zeichnete Dr. Dietmar Hildenbrand im September 2012 mit einem „Honorary Fellowship” für seine
Beiträge zur Angewandten Mathematik aus.
Im neuen Cocoon-Labor
Organisation
Der Kooperationsvertrag zwischen der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Kassel wurde
zum 29. September 2010 unterschrieben. Der Gebäudebezug fand im 1. Quartal 2011 statt, die Labor-
Grundausrüstung erfolgte im 4. Quartal 2011. Das zentrale Entscheidungsorgan ist das Direktorium, welches
aus dem Sprecher, den stellvertretenden Sprechern, den fachlichen Leitern der vier Arbeitsbereiche