(SILAS) für die minimal invasive Chirurgie - Universität zu Lübeck
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Abb. 5: Modulare Struktur der iSense Hardwareplattform<br />
nisse einheitlich verfügbar <strong>zu</strong> machen. Dies erfordert,<br />
dass verschiedene, spezialisierte Sensoren mit einer<br />
universellen Kommunikations- und Verarbeitungsplattform<br />
verknüpft werden.<br />
Daher entwickelte <strong>die</strong> coalesenses GmbH im Projekt<br />
iSense eine modulare Plattform <strong>für</strong> drahtlose Sensornetzwerke<br />
[7], <strong>die</strong> in Abbildung 5 dargestellt ist. Den<br />
Kern bildet ein Grundmodul, das Rechenleistung <strong>zu</strong>r<br />
Datenverarbeitung mit Funkkommunikation nach dem<br />
weltweit etablierten Standard <strong>zu</strong>r Maschine-Maschine-Kommunikation<br />
(IEEE 802.15.4) kombiniert. Das<br />
Grundmodul lässt sich über eine flexible Schnittstelle<br />
erweitern. Dies ermöglicht <strong>zu</strong>m einen <strong>die</strong> Integration<br />
unterschiedlichster Sensoren, wie drei exemplarisch<br />
von uns entwickelte Sensormodule belegen. Zum anderen<br />
lassen sich über <strong>die</strong>se Schnittstelle bedarfsorientiert<br />
<strong>zu</strong>sätzliche Funktionalitäten wie Speicherplatz, GPS,<br />
USB und vieles andere mehr ergänzen.<br />
Dieser Flexibilität auf Seiten der Hardware trägt ein<br />
ebenfalls modulares Softwarekonzept Rechnung. Dabei<br />
werden wiederverwendbare Bausteine <strong>zu</strong> anwendungsspezifischer<br />
Software komponiert. Diese Software organisiert<br />
<strong>die</strong> Sensorknoten über Funk <strong>zu</strong> einem einheitlichen<br />
Netzwerk, kombiniert Messwerte von verschiedenen<br />
Orten und Sensoren <strong>zu</strong> aussagekräftigen Daten<br />
und macht <strong>die</strong> Informationen vergleichbar <strong>zu</strong> einer verteilten<br />
Datenbank verfügbar.<br />
Diese Modulstrategie ermöglicht es, hoch innovative<br />
Softwareanwendungen effizient und wettbewerbsfähig<br />
<strong>zu</strong> entwickeln. Aufgrund des extrem breiten Spektrums<br />
an Einsatzmöglichkeiten erfordern <strong>die</strong>se Anwendungen<br />
eine hohe Spezialisierung insbesondere der Software.<br />
Diese wird möglich, indem Module mit maßgeschneidertem<br />
Code kombiniert werden. So wird es möglich,<br />
Innovationen aus der aktuellen Forschung in <strong>die</strong>sem<br />
Gebiet auf einem direkten Weg dem Markt verfügbar<br />
<strong>zu</strong> machen. Die Modularisierung ist <strong>die</strong> Basis <strong>für</strong> den<br />
Erfolg.<br />
Flexibilität im Detail: Hardware…<br />
Das breite Spektrum der möglichen Einsatzgebiete <strong>für</strong><br />
<strong>die</strong> drahtlosen Sensornetzwerke diktiert eine größtmögliche<br />
Flexibilität auf Seiten der Hardware und der Software.<br />
Bei der Realisierung eines kundenspezifischen<br />
Sensornetzwerkes ist es unabdingbar, <strong>die</strong> Hardware und<br />
damit <strong>die</strong> benötigte Sensorik und <strong>die</strong> Konnektivität <strong>zu</strong><br />
Drittsystemen auf das Problem <strong>zu</strong><strong>zu</strong>schneiden. Dies<br />
minimiert <strong>zu</strong>m einen <strong>die</strong> Kosten der Einzelsysteme und<br />
<strong>zu</strong>m anderen ist es dadurch möglich, den Formfaktor<br />
und den Energieverbrauch der Gesamtlösung möglichst<br />
klein <strong>zu</strong> halten.<br />
Wie bereits angedeutet trägt <strong>die</strong> iSense-Plattform <strong>die</strong>sen<br />
Anforderungen durch eine Modularisierungsstrategie<br />
Rechnung und erlaubt eine flexible Komposition<br />
verschiedener Hardwaremodule <strong>zu</strong> einer maßgeschneiderten<br />
Gesamtlösung. Mit <strong>die</strong>ser industrietauglichen,<br />
universellen und preiswerten Plattform wird es möglich,<br />
individuelle Anwendungen aus standardisierten,<br />
bewährten Komponenten <strong>zu</strong> erstellen und so <strong>die</strong> Vorteile<br />
von Standard- und Spezialanfertigungen <strong>zu</strong> kombinieren.<br />
Ein Grundmodul kann hier<strong>zu</strong> mit beliebigen<br />
weiteren Modulen erweitert werden, <strong>die</strong> <strong>die</strong> Funktionalitäten<br />
des Grundmoduls ergänzen. Beispiele sind<br />
spezielle Sensorik, ergänzende, nicht-flüchtige Datenspeicher<br />
oder Datenverbindungen <strong>zu</strong> Standard-Rechnersystemen<br />
oder digitalen Datenfunk<strong>die</strong>nsten wie <strong>zu</strong>m<br />
Beispiel GPRS.<br />
Da Sensornetzwerke schwerpunktmäßig mit Hilfe von<br />
Batterien betrieben werden, hängt ihre Lebensdauer<br />
stark davon ab, wie sparsam <strong>die</strong> Geräte mit dem ihnen<br />
<strong>zu</strong>r Verfügung stehenden Energievorrat umgehen.<br />
Vor <strong>die</strong>sem Hintergrund wurde <strong>die</strong> iSense-Plattform<br />
speziell darauf ausgelegt, ein Mindestmaß an Energie<br />
<strong>zu</strong> verbrauchen, um lange Betriebszeiten <strong>zu</strong> erreichen.<br />
Da<strong>zu</strong> kann einerseits das Gesamtsystem in verschiedene<br />
Schlaf<strong>zu</strong>stände versetzt werden, andererseits ist<br />
es möglich, einzelne Komponenten einen großen Anteil<br />
der Zeit ab<strong>zu</strong>schalten oder ebenfalls in Stromsparmodi<br />
<strong>zu</strong> betreiben.<br />
90 FOCUS MUL 24, Heft 2 (2007)
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