Prüfung von Consumer-HF - beam - Elektronik & Verlag
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Wireless<br />
Drahtlose ZigBee-Sensornetzwerke<br />
und ihre Möglichkeiten<br />
Die drahtlose<br />
Revolution ist in vollem<br />
Gang. Techniken wie<br />
GSM und CDMA<br />
für Langstrecken-<br />
Sprachübertragung<br />
und Datenfunk über<br />
Mobilfunknetze,<br />
Wi-Fi für WLANs<br />
Bluetooth für<br />
verbraucherorientierte<br />
persönliche<br />
Bereichsnetze sind<br />
überall im Einsatz.<br />
Thomas Embla Bonnerud<br />
Brian Macdonald<br />
Nordic Semiconductor<br />
Alle Techniken sind für ihre<br />
vorgesehenen Anwendungsbereiche<br />
optimiert. Für drahtlose<br />
Sensornetze (WSN) werden<br />
jedoch teilweise andere Anforderungen<br />
gestellt: WSNs sind<br />
charakterisiert durch:<br />
• niedrigen Stromverbrauch<br />
• preiswerte Knotenpunkte<br />
mit Sensor, RF-Transceiver,<br />
Microcontroller und einer<br />
kleinen, kompakten Batterie.<br />
WSNs werden benötigt für die<br />
Überwachung und Kontrolle <strong>von</strong><br />
Prozessen zu Hause, in kommer-<br />
Bild 2: Lebensdauer einer Flachzelle in Abhängigkeit vom<br />
verwendeten Protokoll<br />
Bild 1: Millionen <strong>von</strong> praktischen Mobilfunknetzen wie jene in<br />
dieser Gesundheits-/Fitnessanwendung sind schon weltweit im<br />
Einsatz.<br />
ziellen oder industriellen Umgebungen.<br />
Als geeignete Techniken<br />
bieten sich beispielsweise Zig-<br />
Bee oder auch Wireless Hart an.<br />
Optimalerweise sollte es möglich<br />
sein, mit einer für WSNs optimal<br />
geeigneten Technik, Netze mit<br />
zwei bis Hunderten <strong>von</strong> Knoten<br />
zu realisieren. Außerdem muss<br />
jeder Knoten dazu fähig sein,<br />
jederzeit mit anderen im Netz zu<br />
kommunizieren. Es gibt jedoch<br />
einige Designbeschränkungen.<br />
Zum Beispiel sollten die drahtlosenKnoten-Sender-/Empfänger<br />
im lizenzfreien 2,4- GHz-<br />
Bereich arbeiten, also im ISM-<br />
Band, um den breitesten Markt<br />
zu erreichen. Außerdem sollten<br />
die einzelnen Knoten sehr preisgünstig<br />
sein. Die Batterielebensdauer<br />
sollte mit preisgünstigen<br />
Zellen in Monaten oder Jahren<br />
gemessen werden.<br />
Der praktische Aufbau<br />
drahtloser Infrastruktur<br />
Einen geeigneten Funktransceiver<br />
zu finden ist nur ein Teil der<br />
Herausforderungen beim Aufbau<br />
eines praktischen WSNs. Egal<br />
ob das Netzwerk zwei, 10 oder<br />
100 Knoten umfasst, die größte<br />
Herausforderung besteht darin,<br />
diese Knoten zu einem zuverlässigen,<br />
skalierbaren Netzwerk zu<br />
verbinden. Es hat eine Tendenz<br />
gegeben, die Maschentopologie<br />
als Standard für alle WSNs zu<br />
Bild 3: Maschenvernetzung ermöglicht, dass ein Knoten direkt<br />
mit mehreren anderen Knoten kommunizieren kann, führt aber<br />
zu größerer Komplexität, steigenden Systemressourcen und<br />
größerem Energieverbrauch<br />
12 hf-praxis 9/2011
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