fsp selbstorganisierende mobile sensor- und ... - SomSed

FSP SELBSTORGANISIERENDE MOBILE
SENSOR- UND DATENFUNKNETZE
SOMSED
SELBSTBERICHT
AUGUST 2007 BIS OKTOBER 2010

INHALTSVERZEICHNIS
Inhaltsverzeichnis...................................................................................................................................... 2
1 Mitglieder (Stand Oktober 2010) ...................................................................................................... 3
2 Wissenschaftliche Ausrichtung .......................................................................................................... 4
3 Bericht über die erste Phase des Forschungsschwerpunktes............................................................... 5
2
3.1 Forschung.................................................................................................................................... 5
3.2 Organisation des Forschungsschwerpunktes................................................................................ 8
3.3 Wissenschaftlicher Nachwuchs .................................................................................................. 10
3.4 International SOMSED Workshop................................................................................................ 12
4 Forschungsprogramm für die zweite Phase...................................................................................... 14
4.1 Emergency Management........................................................................................................... 15
4.2 Smart Energy Management ....................................................................................................... 18
4.3 Certified self-organized Systems ................................................................................................ 20
4.4 Biosocionic Computing .............................................................................................................. 21
4.5 Communicating Intelligent Implants .......................................................................................... 24
4.6 Koordination und Zusammenarbeit............................................................................................ 26
5 Anhang ........................................................................................................................................... 28
5.1 Promotionen (Auswahl)............................................................................................................. 28
5.2 Drittmittelprojekte (Auswahl) .................................................................................................... 28
5.3 Publikationen (Auswahl)............................................................................................................ 30

1 MITGLIEDER (STAND OKTOBER 2010)
Prof. Dr. rer. nat. Ernst Brinkmeyer Arbeitsgruppe für Optische Kommunikationstechnik
Prof. Dr. Dieter Gollmann Institut für Sicherheit in verteilten Anwendungen
Prof. Dr.-Ing. Gerhard Matz Institut für Messtechnik
Prof. Dr. Andreas Timm-Giel Institut für Kommunikationsnetze
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Krautschneider Institut für Nanoelektronik
Dr.-Ing. Dietmar Schröder Institut für Nanoelektronik
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Meyer Institut für Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müller Institut für Mikrosystemtechnik
Prof. Dr. rer. nat. Hermann Rohling Institut für Nachrichtentechnik
Prof. Dr. Sibylle Schupp Institut für Softwaresysteme
Prof. Dr. rer. nat. Volker Turau Institut für Telematik
Prof. Dr.-Ing. Herbert Werner Institut für Regelungstechnik
Ehemalige Mitglieder:
Prof. Dr. rer. nat. Ulrich Killat Institut für Kommunikationsnetze
Prof. Dr.-Ing. Jan Luiken ter Haseborg Institut für Messtechnik
Prof. Dr.-Ing. Roland Harig Institut für Messtechnik
3

2 WISSENSCHAFTLICHE AUSRICHTUNG
Der Forschungsschwerpunkt (FSP) Selbstorganisierende mobile Sensor- und Datenfunknetze (SOMSED)
erforscht Grundlagen und Techniken zum Entwurf und Betrieb von Sensornetzen. Es geht dabei um die
Organisation und den Betrieb räumlich verteilter Sensoren, die unterschiedliche physikalische Messprinzipien
realisieren und die per Datenfunk zum Zwecke des Nachrichtenaustausches miteinander verbunden
sind.
Beispielsweise werden eine kontinuierliche und flächendeckende messtechnische Erfassung physikalischer
und biologischer Messgrößen und die zugehörige Technik zur Signalauswertung mittels drahtloser
Sensornetzwerke in diesem FSP betrachtet. Es werden also Netzwerke betrachtet, die aus ortsfesten oder
mobilen Sensorknoten aufgebaut sind und in denen Messtechnik, Aktuatoren, eine Datenverarbeitungseinheit
und eine Energieversorgung integriert sind. Die Sensorknoten messen an unzugänglichen Stellen
physikalische Umgebungswerte und führen Berechnungen sowie Messdatenanalysen durch.
Jeder Sensorknoten kann Berechnungen durchführen, Analysen erstellen und die Ergebnisse mit
benachbarten Knoten per Funktechnik austauschen. Für diesen Zweck ist auf kleinstem Raum eine
drahtlose Funkschnittstelle in den Sensorknoten integriert. Dies erlaubt die Erfassung einer Vielzahl von
Phänomenen mit einer deutlich höheren Ortsauflösung als bisher.
Potentielle Einsatzgebiete dieser Sensornetze liegen beispielsweise in der Überwachung der Umwelt, in
medizinischen und maritimen Systemen, in der Logistik und in der Robotik. Der Einsatz solcher Netze wird
insbesondere dort eine wirtschaftliche Bedeutung haben, wo Sensorik in einer messtechnisch komplizierten
und unfreundlichen Umgebung eingesetzt wird oder wo eine Verkabelung zwischen Sensoren
sehr aufwändig oder gar unmöglich ist. Da die potentiellen Einsatzgebiete und die Größe der Netze eine
manuelle Überwachung und Steuerung weitgehend ausschließen, müssen die betrachteten Netzwerke
über die inhärente Fähigkeit verfügen, ihre Funktion ohne externe Eingriffe auch bei partiellen Fehlern zu
gewährleisten.
Die theoretische Grundlage hierzu bildet das Konzept der Selbstorganisation, d. h., die struktur- und
verhaltensgebenden Einflüsse gehen von den Elementen des sich organisierenden Systems selbst aus. Dies
impliziert, dass auf eine zentrale Steuerungsinstanz verzichtet wird. Der FSP SOMSED verfolgt die Vision
sehr großer, sich selbst organisierender Netze, bestehend aus tausenden von Knoten, ausgestattet mit der
entsprechenden Sensorik, die autark über lange Zeiträume Dienste erbringen.
Dieses Ziel soll durch die Zusammenarbeit von Instituten mit Kompetenzen auf den Gebieten Sensorentwicklung,
drahtloser Kommunikation und Systementwicklung erreicht werden. Insbesondere wird den
Doktoranden der beteiligten Institute durch die Einbettung ihrer eigenen Arbeiten in einen größeren
Kontext die Möglichkeit eröffnet, aus isolierten Fakten und Methoden Wissen innerhalb dieses Kontextes
zu generieren. Die Förderung interdisziplinärer Forschungsansätze erfolgt durch die Institutionalisierung
regelmäßiger Doktorandentreffen mit wechselnden thematischen Schwerpunkten. Die anerkannt hohe
wissenschaftliche Leistung der beteiligten Institute und die zu erwartenden Synergieeffekte führen zu
einer Forschung auf höchstem Niveau.
4

3 BERICHT ÜBER DIE ERSTE PHASE DES FORSCHUNGSSCHWERPUNKTES
3.1 FORSCHUNG
Die Bedeutung von Sensornetzen für ganz unterschiedliche Beobachtungs- und Überwachungsaufgaben
wird in den nächsten Jahren erheblich zunehmen. Zur Überwachung und Beobachtung großer Gebiete
müssen Sensorknoten mit einer im Allgemeinen sehr begrenzten Reichweite systematisch oder zufällig
ausgebracht werden. Die Sensorknoten können stationär oder mobil sein und über sehr lange Zeiträume
vollkommen autonom arbeiten.
Der FSP SOMSED widmet sich der Fragestellung, wie lokale Ereignisse durch geeignete Sensoren
unmittelbar detektiert und die Messergebnisse in möglichst verzögerungsfreier Form durch das
Sensornetz an eine Zentrale geleitet werden können. Die Güte eines solchen Sensorknotens wird am
Energieverbrauch, an der Messempfindlichkeit und der resultierenden Falschalarmrate sowie an der
Reichweite gemessen. Angestrebt werden kurze Latenz- und lange Laufzeiten.
Bei klassischen Lösungen werden mit hohem Energieaufwand kontinuierliche Beobachtungen oder
periodisch lokale Messungen in festen zeitlichen Abständen durchgeführt, wobei bei der zweiten Variante
die Entdeckungswahrscheinlichkeit eingeschränkt ist. Im Gegensatz dazu weisen Sensornetze einen
extrem niedrigen Energieverbrauch auf und können durch eine integrierte Energiegewinnung (Energy
Harvesting) eine theoretisch unendliche Lebensdauer erreichen. Durch eine ereignisgesteuerte
Aktivierung des Sensornetzes werden zudem geringe Latenzzeiten erzielt.
Diese Aufgabenstellung erfordert vielfach neuartige Netzwerkarchitekturen sowohl auf der
Hardwareebene (niedriger Leistungsverbrauch, quasi leistungslose Schlaf- und Weckzustände, lokale
Energiegewinnung), insbesondere aber auch auf der Softwareebene (dezentrale Regelung des
Mehrfachzugriffs auf den Kommunikationskanal, des Datentransports, der Schlafperioden und der
Datenaggregation).
Ausgehend von den vor Gründung des FSPs SOMSED in den beteiligten Instituten des Dekanates
Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Hamburg-Harburg laufenden Forschungsaktivitäten war
es zunächst Ziel, das bereits vorhandene, bisher kaum vernetzte Fachwissen zusammenzuführen. Durch
die Einrichtung des Forschungsschwerpunktes wurden institutsübergreifende Forschungsvorhaben
initiiert. Die zahlreichen interdisziplinären Diskussionen haben neue Zielstellungen und Lösungsansätze für
den Aufbau selbstorganisierender Systeme und drahtloser Sensornetze eröffnet. Dies bewirkte eine
vertiefte Zusammenarbeit der teilnehmenden Institute und erzeugte insbesondere Synergien zwischen
den Disziplinen Elektrotechnik und Informatik.
Wegen der Breite und Tiefe der verschiedenen Fachgebiete wurde der Forschungsschwerpunkt in drei
Hauptbereiche gegliedert, in denen jeweils die Themen Sensorik, Sensor- und Datennetze sowie selbstorganisierende
Netze bearbeitet wurden. Ergänzt wurden diese Themenfelder durch anwendungsorientierte
Arbeiten.
Selbstorganisierende mobile Sensor- und Datenfunknetze
Sensorik Sensor- und Datennetze Selbstorganisierende Netze
Applikationen
5

Innerhalb der Bereiche sowie bereichsübergreifend wurden konkrete Fragestellungen im Rahmen von
Projekten einzelner oder mehrerer Institute – z. T. unter Beteiligung von Industriepartnern – bearbeitet.
Finanziert wurden die Projekte sowohl aus Landes- als auch aus Drittmitteln.
Zusätzlich zu den fachlichen Zielen war mit der Gründung des Forschungsschwerpunktes SOMSED die
Intention verbunden, die Forschungskräfte im Dekanat Elektrotechnik/Informationstechnik stärker zu
bündeln, um:
6
• die Voraussetzung für größere fachübergreifende Forschungsprojekte zu schaffen,
• die Wettbewerbsfähigkeit des Dekanates bei der Drittmitteleinwerbung nachhaltig zu stärken,
• die Attraktivität der TU Hamburg-Harburg für Neuberufungen zu verbessern und
• die Forschungskompetenzfelder innerhalb der Industrie in der Metropolregion Hamburg zu
verbreitern.
Im Rahmen dieser Zielsetzung wurde auch versucht, in diesem hochaktuellen und entsprechend „dicht
besetzten“ Forschungsfeld eine DFG-Forschergruppe zu etablieren. In Rahmen der Vorbereitung dieses
Vorschlags entwickelten sich sehr intensive Kooperationen, die außerhalb der DFG-Förderung in
Drittmittel-geförderten gemeinsamen Forschungsvorhaben mündeten. Als Beispiel seien an dieser Stelle
zwei größere Verbundprojekte aus dem Bereich der Luftfahrtindustrie genannt: Sensor Wireless
Application Network (SWAN) und Cabin Wireless Systems (CabWise). In beiden Projekten wird der
Einsatz von drahtlosen Sensornetzen in Flugzeugsystemen zum Zwecke des Predictive Health Monitoring
untersucht und prototypisch realisiert.
Darüber hinaus führten die Präsentationen der gemeinsamen Arbeiten des Forschungsschwerpunktes
innerhalb der TUHH, insbesondere aber vor Vertretern der Wirtschaft und Industrie der Metropolregion
Hamburg zu industriegeförderten Projekten. Hierzu zählt unter anderem das Projekt HelioMesh, in dem
ein selbstorganisierendes, drahtloses Sensornetz etwa 10.000 Heliostaten in einem Solarkraftwerk regelt.
Feld mit tausenden von Heliostaten in einem Solarkraftwerk
Um die gemeinsame institutsübergreifende Arbeit an drahtlosen Sensornetzen zu fördern, wurde eine
einheitliche Hardwareplattform auf Basis der Iris-Knoten der Firma Crossbow und der Software TinyOS
ausgewählt. Zur Durchführung gemeinsamer Experimente wurde auf der Basis dieser Plattform mit einer
größeren Anzahl von Iris-Knoten ein Sensornetzwerk auf dem Campus der TU Hamburg-Harburg
aufgebaut und seit September 2008 dauerhaft betrieben. Dieses Netz, bestehend aus stationären und
mobilen Sensorknoten, wird als Testumgebung für den gesamten Forschungsschwerpunkt genutzt und
von der Gruppe der Doktoranden betreut. Die Installation wird beispielsweise zur Erprobung und
Evaluation einer solarbasierten Energieversorgung und neuer Routingverfahren, sowie zum Testen von
Algorithmen zur Selbstorganisation eingesetzt.

Das Campusnetz basiert auf Sensorknoten, die mit dem Prozessor ATmega 1281 und dem
Funkmodul Atmel RF230 ausgestattet sind (rechte Seite). Auf der linken Seite ist eine
Ausführung mit Solarzelle und Doppelschichtkondensator dargestellt, welches in dem DFG-
Projekt EBS entstanden ist.
Für das Monitoring des Zustandes des Netzes wurde eine frei zugängliche web-basierte Anwendung
unter Einbindung von Google-Maps erstellt (http://campusnet.somsed.de/). Das Campus-Netz dient
gleichzeitig auch zur Demonstration der erreichten Ergebnisse.
Graphische Benutzerschnittstelle des SOMSED Sensornetzwerks auf dem Campus der TUHH
(http://campusnet.somsed.de/)
Durch die Einbeziehung des wissenschaftlichen Nachwuchses (Doktoranden und Studierende, die
relevante Studien-, Master- oder Diplomarbeiten schreiben) in konkrete Forschungsvorhaben wurde
erreicht, dass:
• Studierende in der Abschlussphase ihres Studiums wissenschaftliche Arbeitsprozesse praktisch
erfahren und
• Doktoranden einen ganzheitlichen Blick auf ein Forschungsfeld gewinnen, um so der zunehmenden
Spezialisierung der Forschung entgegenzuwirken.
Dies wurde auch durch weitere institutsübergreifende Forschungsthemen und Projektarbeiten, die z. B. in
Publikationen und Dissertationen ihren Niederschlag gefunden haben, unterstützt (repräsentative
Zusammenstellung im Anhang).
Beispielhaft für Forschungsarbeiten im Forschungsschwerpunkt SOMSED sind Arbeiten zum Entwurf und
zur Programmierung von Sensorknoten, sowie von Protokollen zur Kommunikation zwischen
Sensorknoten z. B. für medizinische Anwendungen, Untersuchungen zum Energieverbrauch von
Sensorknoten und Energie-Harvesting.
Arbeiten zur Kommunikation erstrecken sich über alle Netzebenen und umfassen u. a. Verfahren zur
effizienten A/D-Umwandlung und zur Datenkompression von ECG-Signalen. Hierzu gehören ebenfalls
die Entwicklung des MAC-Protokolls ERA (Energie efficient Reservation Aloha) und von energieeffizienten
Routing- und TDMA-Protokollen, sowie zuverlässige Broadcast-Verfahren für drahtlose ad-
7

hoc-Netze. Das Prinzip der Selbststabilisierung wurde zur Erhöhung der Fehlertoleranz von Sensornetzen
erforscht. Schwerpunkte auf dem Gebiet der Selbstorganisation waren die Arbeiten auf dem Gebiet der
Car-2-Car Kommunikation mit Vehicular Area Networks (VANETs). Hervorzuheben ist hierbei das Projekt
SOTIS (Self-Organizing Traffic Information System), in dem ein Verkehrsinformationssystem entwickelt
wurde, welches ohne jede Infrastruktur arbeitet und ausschließlich auf der Basis lokaler Kommunikation
zwischen den Fahrzeugen beruht. Die Selbstorganisation wurde z.B. mit der Formationsregelung in Multi-
Agenten-Systemen mit Quadcoptern demonstriert. Weitere Themen im Forschungsschwerpunkt SOMSED
sind die Positionserkennung mobiler Roboter mithilfe von Infrarot-Entfernungssensoren und Navigationssysteme
zur Bewegung in Gebäuden.
8
Ein intelligentes Implantat in einem Demonstrationsknochen. Mit der Spule wird außerhalb
des Körpers ein niederfrequentes Magnetfeld generiert, das die Elektronik im Implantat mit
Energie versorgt. Die im Implantat aufgezeichneten Messwerte werden durch Modulation
des Feldes drahtlos zu einem Lesegerät übertragen.
SOMSED-Anwendungsgebiete, bei denen die drahtlose Kommunikation ein wesentliches Merkmal ist,
findet man in der Medizin, im Schiffbau und Flugzeugbau, sowie in der Logistik. Als medizinische
Anwendung wurde ein RFID-basiertes System zur Messung der Belastung auf passiven Implantaten
entwickelt. Im Schiffbau und Flugzeugbau gibt es wirtschaftliche Gründe, verdrahtete Kommunikationssysteme
durch drahtlose Kommunikation zu ersetzen. So wurde der Einsatz eines Sensornetzes im
Maschinenraum eines Kreuzfahrtschiffs und mit MASC (Monitoring and Security of Containers) eine
Architektur für ein Informationssystem für den Container-Transport mit einem effektiven Schutz vor
unberechtigtem Datenzugriff während der Übertragung und Speicherung entwickelt.
SOMSED-Anwendungsgebiete bei denen die Sensorik im Vordergrund steht, sind die Erkennung von
Gefahrstoffen sowie die Regelung chemischer Produktionsprozesse mit z. T sehr spezifischen
Anforderungen an die drahtlose Kommunikation und die Auslegung der Sensornetze.
3.2 ORGANISATION DES FORSCHUNGSSCHWERPUNKTES
Die Zusammenarbeit zwischen den am FSP SOMSED beteiligten Instituten sowie Kolleginnen und Kollegen
wird durch den FSP-Sprecher und dessen Stellvertreter koordiniert und organisiert. Die institutsübergreifenden
Forschungsarbeiten und Aktivitäten sind eine wichtige sowie gewünschte Zielsetzung des
FSP und führen zu innovativen Ergebnissen. Das Gebiet der Sensornetze ist einerseits zwar breit gefächert
sowie sehr vielfältig in den detaillierten Fragestellungen und technischen Herausforderungen.
Andererseits wurde bereits in der Gründungsphase des FSP eine Fokussierung auf spezielle technischwissenschaftliche
Fragestellungen im SOMSED-Forschungsprogramm für sinnvoll erachtet. Diese

Themeneingrenzung hat sich in den vergangenen vier Jahren auch in der Außenwirkung des FSP als
besonders sinnvoll herausgestellt. Der FSP ist dadurch in Industrie und an Hochschulen sehr gut
wahrgenommen worden.
Wesentliches Element der FSP-Organisation sind die etwa im monatlichen Rhythmus stattfindenden
Treffen, die Gespräche und der Gedankenaustausch mit umfangreichen detaillierten fachlichen
Diskussionen. Bereits durch diese Besprechungen entsteht ein kontinuierlicher Wissens- und
Technologietransfer zwischen den beteiligten FSP-Mitgliedern und -Instituten. Es werden Berichte über
aktuelle Forschungsarbeiten und -ergebnisse präsentiert und Fachdiskussionen zu unterschiedlichen
Themen geführt. Die fachliche Unterstützung der institutsübergreifenden Aktivitäten sowie
Kooperationen zwischen den beteiligten Wissenschaftlern sind wichtige Ziele der FSP-Organisation.
Eine weitere wichtige Aufgabe eines FSPs ist die Mitwirkung bei Berufungsverfahren. Der FSP SOMSED hat
die Nachbesetzungen der während der ersten Phase ausgeschiedenen Kollegen Prof. Killat und Prof. ter
Haseborg zur Stärkung des FSP genutzt. Die Widmungen und die Berufungen der beiden Professuren
wurden im Sinne einer kontinuierlichen Weiterentwicklung des FSP SOMSED ausgestaltet. Dabei hat sich
auch gezeigt, dass diese innovative Konzentration der wissenschaftlichen Zusammenarbeit die Attraktivität
der Universität und des Dekanates wesentlich gesteigert hat. Diese Aufgabe wird in der zweiten
Phase des FSP noch an Bedeutung gewinnen, da auch in diesem Zeitraum mehrere Kollegen altersbedingt
ausscheiden werden.
In einer gemeinsamen Initiative mit den wissenschaftlichen Mitarbeitern der verschiedenen Institute des
FSP wurde die Idee geboren, auf dem TUHH-Campus ein experimentelles Sensornetz, bestehend aus
etwa 30 Iris-Knoten aufzubauen und in dauerhaften Betrieb zu nehmen. Die Zusammenarbeit im Rahmen
dieses Projektes hat das gegenseitige Verständnis der technischen Fragestellungen und der entworfenen
Systeme der beteiligten wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ganz wesentlich gefördert.
Zurzeit arbeiten die wissenschaftlichen Mitarbeiter an einem weiteren Projekt, bei dem die Erforschung
der Übertragung kontinuierliche Datenströme durch Sensornetze im Mittelpunkt steht.
Gemeinsame FSP-Aktivitäten wie Konferenzen, Messeauftritte, Öffentlichkeitsarbeit, Forschungs-
Nachmittage und die Umsetzung der SOMSED-Home-Page werden von allen FSP-Mitgliedern aktiv
unterstützt, im Team vorbereitet und durchgeführt. Ein WAP-Antrag, an dem mehrere FSP-Mitglieder
beteiligt sind, wurde gemeinsam entworfen, eingereicht und bewilligt.
In der künftigen Organisationsstruktur sollen eine noch stärkere Öffnung hin zu möglichen
Anwendungen (und den involvierten Anwendern) berücksichtigt und weitere junge Kolleginnen und
Kollegen in das FSP-Team integriert werden. Der FSP-Sprecher wird die FSP-Mitglieder verstärkt
motivieren, institutsübergreifende Themen zu entwickeln und zu diskutieren, an denen jeweils 2-3
Institute beteiligt sind. So kann auch die Anzahl der Förderanträge erhöht werden. Die FSP-Organisation
unterstützt ferner die Entwicklung neuer technisch-wissenschaftlicher Themen und die gemeinsame
Akquisition von Forschungsmitteln. Es werden Anregungen gegeben und Kontakte zu Industriefirmen
hergestellt, die an der Thematik der Sensornetze arbeiten und interessiert sind. Mit dem jährlich an der
TUHH organisierten Forschungs-Nachmittag kann die Zielsetzung der Kontaktaufnahme zu
Industriefirmen und das Ausloten möglicher Kooperationen zusätzlich unterstützt werden.
9

3.3 WISSENSCHAFTLICHER NACHWUCHS
Vor der Gründung des Forschungsschwerpunktes
existierten nur sehr wenige Kooperationen
zwischen den jetzt an SOMSED
beteiligten Instituten. Um das gesteckte Ziel,
größere gemeinsame Forschungsarbeiten auf
dem Gebiet selbstorganisierender, drahtloser
Netze zu erreichen, musste ein besseres
Verständnis der institutsspezifischen Arbeiten
hergestellt werden. Dies war insbesondere
deshalb notwendig, weil selbstorganisierende
Protokolle für drahtlose Sensornetze
zunehmend schichtenübergreifend realisiert
werden und deshalb Kenntnisse über die
verschiedenen Schichten von der Sicherungsschicht bis zur Transportschicht (im OSI-Modell) erforderlich
sind. Die hierfür notwendigen Kompetenzen sind an der TUHH über mehrere Institute verteilt. Dies gilt
ebenfalls für den Aspekt des Energieverbrauchs. Ein ganzheitlicher Ansatz erfordert die gleichzeitige
Betrachtung von Hard- und Software, d. h. von der Sensorik über AD-Wandler bis hin zu den
Kommunikationsprotokollen.
Um das Synergiepotenzial des Forschungsschwerpunktes auch bei der Ausbildung der Doktoranden
auszuschöpfen, wurde die Arbeitsgruppe SOMSED Aktiv gegründet. Unter diesem Namen treffen sich seit
Beginn der Arbeit des FSP Doktoranden der beteiligten Institute regelmäßig zu einem Erfahrungsaustausch.
Auf den im Monatsrhythmus stattfindenden Aktiv-Treffen finden unter anderem Vorträge zu den
Promotionsthemen der Teilnehmer, Vorstellungen von Arbeiten von Studierenden sowie ein
Informationsaustausch über die aktuellen Arbeiten in den einzelnen Instituten statt. Dies hat dazu
geführt, dass die beteiligten Doktoranden ein wesentlich besseres Verständnis für die fachübergreifenden
Herausforderungen der Thematik des FSP gewonnen haben. Des Weiteren lernten die Doktoranden
Ansprechpartner aus anderen Instituten kennen, mit denen sie sich austauschen können. Die
Zusammenarbeit wurde durch die gemeinsame Betreuung von Studien- und Diplomarbeiten intensiviert.
In ganztägigen Treffen, den sogenannten Field
Days, begann die Gruppe SOMSED Aktiv zusätzlich
mit der Konzeption eines drahtlosen Sensornetzes,
welches auf dem Campus der TUHH ausgebracht
werden sollte (CampusNet). Die Idee zu einem
solchen Netzwerk fand sich schon im Antrag für
den FSP. Das Netz soll als Evaluationsumgebung
für Arbeiten im FSP dienen, beispielsweise zur
Untersuchung neuer Protokolle, zur Messung von
Signalstärken oder zur Bestimmung des Energieverbrauchs
in Langzeitexperimenten. Das
gemeinsam entwickelte Konzept wurde dann
nach fachspezifischen Kriterien aufgeteilt und umgesetzt. Auf den Field Days wurden die einzelnen
Komponenten integriert und schließlich die Sensorknoten auf dem Campus ausgebracht. Praktisches
Know-How wie beispielsweise der Aufbau und die Wartung des CampusNet wurde vermittelt. Des
weiteren fanden Workshops statt, bei denen die Doktoranden unterschiedliche Aspekte der Realisierung
des CampusNets, beispielsweise die Funktionsweise der Sensor-Hardware, die Programmierung der
Hardware, das Protokolldesign, den Datenbankentwurf und -zugriff und das Web-Front-End, vorgestellt
10

haben. Diese Treffen dienten nicht nur zur Verbreitung von Wissen, sondern enthielten auch eine starke
soziale Komponente, die zu einer engeren Zusammenarbeit der Doktoranden geführt hat.
Während der Field Days konnten die Teilnehmer die Ausrüstung anderer Institute nutzen und kennenlernen,
beispielsweise wurde mit einem Spektrumanalysator aus den Instituten Nachrichtentechnik und
Messtechnik quantitativ die Empfangs- und Rauschleistung der Sensorknoten bestimmt.
Das CampusNet besteht aus rund 30 tändig ausgebrachten Sensorknoten, die teilweise mit Batterien und
teilweise über Solarzellen mit Energie versorgt werden. Ende September 2008 konnte das CampusNet
erstmalig in Betrieb genommen werden. Die Knoten sammeln periodisch Daten, wie zum Beispiel die
Temperatur und die Solarspannung (Sonneneinstrahlung), und übertragen diese einmal stündlich an
einen ausgewählten Knoten, die so genannte Senke. Nachdem die Daten in einer Datenbank gesichert
wurden, können sie über eine Webanwendung auf Basis von Google Maps betrachtet werden. Auf
weiteren Field Days wurde das Netzwerk gepflegt und die Software in kleinen Schritten weiter entwickelt.
Gemeinsame Veröffentlichungen der Doktoranden zu dem Thema CampusNet sind ein weiteres Ergebnis
der produktiven Zusammenarbeit.
Nachdem der Aufbau des CampusNet abgeschlossen worden war und das Netz seinen Betrieb als
Experimentalplattform aufgenommen hatte, bestand das Ziel, in einem gemeinsamen Projekt wissenschaftliche
Herausforderungen aus folgenden Gebieten zu vereinen: Sensorfusion, energiesparende
Kommunikationsprotokolle, adaptive Arbeitszyklen und Kanalmodellierung.
Im Januar 2010 begannen nach mehrmonatigen Vorbereitungen die Arbeiten an dem Projekt MensaNet.
Dieses besteht aus rund 17 Sensorknoten, die entweder mit Lichtschranken, Ultraschallsensoren oder
Sensoren zur Messung der Lautstärke ausgerüstet sind. Zu Zeiten des Mensabetriebs ermitteln diese
Sensoren der Knoten Kennzahlen, die in einer Webanwendung dazu verwendet werden, die aktuelle
Auslastung der Mensa darzustellen. Diese können sich alle Mitglieder der TUHH anzeigen lassen. Ende
September 2010 wurde die erste Version dieser Anwendung in Betrieb genommen.
Zur Software-Entwicklung für Anwendungen, die auf dem Betriebssystem TinyOS aufsetzen, wurde eine
Methode entwickelt, die auf dem Design-by-Contract Prinzip beruht und die automatische Verifikation
von Software unterstützt. Mit TinyAID wurde ein System zur automatischen Instrumentierung von
Programmen für TinyOS entwickelt.
3.3.1 IEEE STUDENT BRANCH TUHH
Die IEEE Student Branch wurde im Jahr 2008 mit Unterstützung des FSP Selbstorganisierende mobile
Sensor- und Datenfunknetze von Studenten der Elektrotechnik und des Informatik-Ingenieurwesens
gegründet. Sie wurde ins Leben gerufen, um den Informationsaustausch und die Vernetzung zwischen
den Studierenden der Fachrichtungen ET, IIW und IT zu fördern. Aus diesem Grund hat die Student
Branch Veranstaltungen zu unterschiedlichen Themen organisiert. Die Branch bietet seit ihrer Gründung
Möglichkeiten zum Austausch der Studierenden untereinander, z. B. durch die monatlichen Treffen der
Mitglieder.
Im Mai 2009 wurde die erste deutschlandweite
Studentenkonferenz an der TU Hamburg-Harburg durchgeführt.
An der Konferenz nahmen mehr als 60
Studierende der Elektrotechnik und des Informatik-
Ingenieurwesens aus ganz Deutschland teil. In das
wissenschaftliche Programm wurden insgesamt 30
qualitativ hochwertige Beiträge zu unterschiedlichen
Fachthemen aufgenommen. Die Studierenden haben ihre
während des Studiums und bei der Anfertigung der
Diplomarbeit erworbenen Kenntnisse mit Engagement
11

vorgetragen. Ein Beitrag wurde mit dem Best-Paper-Award ausgezeichnet. Die Atmosphäre der IEEE
Student Conference stand ihrem Vorbild großer IEEE Konferenzen in nichts nach.
Aufgrund des starken Erfolgs wurde im Jahr 2010 bereits die zweite IEEE Student Conference an der
TUHH organisiert, auch hier nahmen wieder mehr als 60 Studierende aus ganz Deutschland teil. Der
Best-Paper-Award wurde an Sebastian Ernst vergeben. Sein Beitrag hat den Titel „Holistic Packet
Statistics for Neighbourhood Management in Sensor Networks“ und ist Grundlage für Routingverfahren
im SOMSED Campusnet. Die Arbeit von Herrn Ernst wurde am Institut für Telematik unter der Betreuung
von Prof. Turau geschrieben.
3.4 INTERNATIONAL SOMSED WORKSHOP
Ein wichtiger Meilenstein in der Koordinierung der
verschiedenen Aktivitäten war die Durchführung
eines Workshops im zweiten Jahr des Forschungsschwerpunktes.
Zielsetzung dieses Workshops war
zum einen, die Zwischen- und Endergebnisse
öffentlich zur Diskussion zu stellen, zum anderen,
frühes Feedback von möglichen Anwendern zu
bekommen. Mit der internationalen Ausrichtung
sollte gleichzeitig die Sichtbarkeit des FSPs und
der TUHH in der Öffentlichkeit erhöht werden.
Über 50 Teilnehmer und Teilnehmerinnen aus
Universitäten und Industrie haben dieses Konzept
bestätigt.
Der First International SOMSED Workshop fand am 8.-9. Oktober 2009 im Hotel Hafen Hamburg statt. Im
wissenschaftlichen Zentrum des Workshops standen 23 Fachvorträge, darunter drei Vorträge von
geladenen Referenten: Prof. God, Institut für Flugzeugkabinensystem (Vortragstitel: “Wireless Communication
for Improved Workflow and Additional Services in the Aircraft Cabin”) und Prof. Jahn, Institut
für maritime Logistik, (“Wireless Sensor and Data Networks in Maritime Logistics”) zeigten, dass
inzwischen sogar in sicherheitskritischen Domänen wie dem Flugzeugbau und der maritimen Logistik
Einsatzmöglichkeiten für Sensornetze gesehen werden. Der dritte geladene Referent, Assistenzprofessor
Elad Schiller (Chalmers University of Technology, Schweden), sprach über algorithmische Herausforderungen
beim Protokollentwurf (“Analyzing Protocols for Media Access Control in Large-Scale Mobile Ad
Hoc Networks”).
Das fachliche Programm gliederte sich in 5 Themenbereiche, die die volle Bandbreite des FSPs gut
widerspiegeln:
Session Thema Vorträge
1 Wireless Sensor and Communication Networks 6
2 New Methods and Systems for Wireless Sensor Networks: 6
Algorithms, Transmission Systems, Security, and Software Development
3 Control Applications 2
4 Self-Organizing Networks 3
5 Sensors and Sensor Nodes 6
Im Sinn eines echten Workshops gab es nach jedem Vortrag Raum für Diskussion. Die Teilnehmer nutzen
diese Möglichkeit ausgiebig, mit großem Interesse und, je nach Hintergrund – Universität oder Industrie -
unterschiedlichem Blickwinkel. Insgesamt hat sich bestätigt, dass das Gebiet der Sensornetze für die
(lokale) Industrie Bedeutung besitzt und die nächste Generation von Anwendungen wissenschaftlich
interessante Fragestellungen generiert. Viele Teilnehmenden haben daher die Mischung von Industrie-
12

und Akademiepartizipation positiv hervorgehoben und sich aufgrund der vielen anregenden Diskussionen
für eine Wiederholung des Workshops ausgesprochen.
Ein - erwarteter - „Nebeneffekt“ des Workshops war der Informationsaustausch zwischen Kollegen des
FSPs bzw. mit Promovenden anderer Institute. Auch die Intensivierung dieses Austauschs ist ein guter
Grund, einen solchen Workshop zu wiederholen.
Vor und nach den Fachvorträgen gab es
ausreichend Gelegenheit, Kontakte zu
knüpfen. Während einer Poster-Session
konnten Projekte vorgestellt werden, die im
Workshop-Programm keinen Platz gefunden
hatten. Die Teilnehmer und Teilnehmerinnen
konnten sich in lockerer Atmosphäre über die
fachlichen Aktivitäten der SOMSED-Mitglieder
informieren.
Insgesamt wurden 16 Poster präsentiert, die
Anwendungen in der Biomedizin, Messtechnik,
Automobil- und Verkehrstechnik auf der einen
Seite und algorithmische Methoden zu
Energieabschätzung, Softwaretesten und agententheoretischen Ansätzen in Sensornetzwerken
andererseits veranschaulichten.
Die ausgearbeiteten Beiträge der Vorträge sind in einem Veranstaltungsband (ISBN 978-3-941492-10-3)
abgedruckt, den alle Teilnehmer und Teilnehmerinnen erhalten haben. Eine Vorabversion der einzelnen
Artikel ist auf den SOMSED-Webseiten (https://somsed.tu-harburg.de/workshop2009) zugänglich. Bilder
und weitere Information finden sich unter der URI http://www.somsed.de/2009.
Der Workshop wurde von Prof. Harig (Hauptverantwortlicher), Prof. Rohling, Prof. Turau und Prof.
Werner gemeinsam organisiert. Alle SOMSED-Institute waren im Programmausschuss beteiligt.
13

4 FORSCHUNGSPROGRAMM FÜR DIE ZWEITE PHASE
Die erste Phase des Forschungsschwerpunktes SOMSED führte die bis zu diesem Zeitpunkt im Dekanat
Elektro- und Informationstechnik isoliert durchgeführte Forschung näher zusammen. Konkret bedeutete
dies, dass die teilnehmenden Institute gegenseitig einen tieferen Einblick in die entsprechenden
Forschungsfelder und Projekte bekamen und eine gemeinsame Terminologie wie auch ein gemeinsames
Verständnis für drahtlose Sensornetze und selbstorganisierende Netze entwickelten. Für einige
Herauforderungen von drahtlosen Sensornetzen wurden bereits interdisziplinäre Lösungsansätze
erarbeitet; beispielsweise wurde von mehreren Kollegen ein Konzept für extrem langlebige Sensornetze
mit sehr geringen Latenzzeiten entworfen.
Nach drei Jahren Arbeit im FSP ist mittlerweile ein sehr gutes Verständnis der in den beteiligten Instituten
vorhandenen Fachkompetenzen vorhanden und damit auch eine gute Basis für die zukünftige
Zusammenarbeit gegeben. Für die zweite Projektphase konnten daher fünf Forschungsfelder identifiziert
werden, in denen die zentralen Themen des Forschungsschwerpunkts – Sensorik, drahtlose
Kommunikation und Selbstorganisation – in explizit interdisziplinärer Weise bearbeiten werden können.
So wird eine optimale Profilbildung des FSPs ermöglicht. Die folgende Graphik zeigt diese fünf
Forschungsfelder und deren Vernetzung auf.
14
Certified
Self-Organized
Systems
Biosocionic
Computing
Communicating
Intelligent
Implants
Emergency
Response
Management
Smart
Energy
Management
In der zweiten Phase des Forschungsschwerpunktes werden Gruppen von jeweils 3-5 Kolleginnen und
Kollegen innerhalb eines Forschungsfeldes zusammen an relativ spezialisierten Fragestellungen arbeiten.
Mittelfristig ist das Ziel der zweiten Phase, ein großes gemeinsames Forschungsvorhaben, etwa in der
Form eines DFG-Sonderforschungsbereiches oder einer Graduiertenschule zu initiieren. Hierfür ist diese
konzentrierte, interdisziplinäre Zusammenarbeit eine wichtige Grundlage. Gleichzeitig bilden die fünf
Forschungsfelder jeweils relevante Innovationsbereiche und decken in ihrer Gesamtheit ein breites
Spektrum von Anwendungen ab. Der FSP weist damit eine interessante Kombination von Vertiefung und
Breitenwirksamkeit auf, die sich zu einem Alleinstellungsmerkmal ausbauen lassen kann und für das Ziel
eines gemeinsamen Forschungsprogramms ebenfalls wichtig ist.
Der bisherigen Philosophie des FSP folgend sind die Forschungsfelder nur lose, d. h. in dynamischen und
damit effizient operierenden Gruppen organisiert. Die den Forschungsaktivitäten zugrundeliegenden
Methoden und Technologien bilden eine forschungsfeld-übergreifende Klammer. In Phase 2 sind als

weitere verbindende Einheiten eine Postdoc-Stelle zur Koordination und eine Reihe von gemeinsamen
Aktivitäten, wie eine Seminarreihe, der jährliche SOMSED-Workshop, SOMSED Aktiv und eine gemeinsame
webbasierte Wissensplattform geplant.
Im Folgenden werden zunächst die einzelnen Forschungsfelder vorgestellt, bevor die Gesamtkoordination
des Forschungsprogramms mittels einer Postdoc-Stelle beschrieben und auf weitere Maßnahmen zur
Stärkung der Zusammenarbeit eingegangen wird.
4.1 EMERGENCY MANAGEMENT
Beteiligte Institute: Messtechnik Matz
Mikrosystemtechnik Müller
Kommunikationsnetze Timm-Giel
4.1.1 MOTIVATION
Im Bereich der Sicherheitsforschung laufen zurzeit im Schwerpunktprogramm des BMBF „Forschung für
die zivile Sicherheit - Schutzsysteme für Sicherheits- und Rettungskräfte“ verschiedene Forschungsvorhaben
mit Bezug zu SOMSED. In den bereits geförderten Projekten geht es um die Kommunikation
zwischen Sensorknoten, die z. B. von Einsatzkräften bei Unfällen und Katastrophen (Feuerwehrleuten)
getragen werden. Diese Sensorknoten leiten Daten wie Ort der Einsatzkraft, gesundheitlicher Zustand
und Messdaten an die jeweilige Einsatzzentrale weiter. Die Datenrate bei diesen Systemen ist eher gering.
Das Institut für Messtechnik der TUHH kooperiert bereits mit verschiedenen Behörden im Bereich der
analytischen Task-Forces (ATF). Dieses sind den Feuerwehren zugeordnete Einsatzkräfte, die mit
speziellen Messeinrichtungen zur Analyse von chemischen Umwelt- und Gefahrstoffbelastungen
ausgestattet sind. Bei Fällen mit größerem Ausmaß werden die ATF durch einige der insgesamt 370 ABC-
Erkunderfahrzeuge der Bundesländer unterstützt. Für jeweils fünf dieser Fahrzeuge wird es in Kürze
Einsatzleitfahrzeuge bei den Feuerwehren geben. Alle Daten werden zunächst von der örtlichen Einsatzzentrale,
z. T. der des Landes benötigt. Die Kommunikation mit der Leitstelle des Bundes in Bonn kann
beispielsweise bei landesübergreifenden Fällen erforderlich werden.
In Zusammenarbeit mit Firmen der chemischen Industrie und ihren Zulieferern werden am Institut für
Mikrosystemtechnik Messysteme in Mikrosystemtechnik auf der Basis physikalischer Messprinzipien
(Gaschromatographen, Massenspektrometer und Flammenionsiationsdetektoren, paramagnetische Sauerstoffsensoren,
MS FID) für die Analyse von komplexen Gasgemischen und der Spurenanalyse in
Flüssigkeiten entwickelt, die auch für den Einsatz in der Raumfahrt, der Umweltanalytik und der Tiefseeerkundung
vorgesehen sind. Damit lassen sich mobile hochempfindliche und langzeitstabile Messsysteme
in iPhone-Größe aufbauen, die auch dezentral betrieben und mit Kommunikationsschnitt-stellen zu
versehen sind.
Die Messung der Gefahrstoffe mit mobilen Endgeräten und die Vorverarbeitung der Daten ist derzeit ein
Forschungsthema. Die Übertragung der Daten, die mehrere Megabyte umfassen können, von den
Messfahrzeugen zur Einsatzleitung und den Koordinationstellen, ist für den Katastrophen- oder Krisenfall
bisher nicht zufriedenstellend gelöst. Die heute in der Einführung befindlichen TETRA-Systeme sind nicht
für hohe Datenraten ausgelegt und von der Verfügbarkeit von zellularen Netzen (UMTS, LTE) oder
Hotspots kann im Allgemeinen nicht ausgegangen werden.
15

4.1.2 ZIELSETZUNG
In verschiedenen Forschungsarbeiten innerhalb dieses Gebietes soll an der analytischen Task-Force der
Zukunft gearbeitet werden. Dafür sind auf der einen Seite hochwertige und mobile Sensoren, wie Gaschromatograph-Massenspektrometer
(GC/MS), Gasdetektoren-Arrays (GDA), FTIR-Fernerkundungssystem
(SIGIS) und andere IR-Spektrometer erforderlich. Hier geht es um die schnelle und korrekte
Analyse unterschiedlicher gasförmiger Gefahrstoffe aus sicheren Entfernungen. Die vorverarbeiteten
Daten müssen an die Einsatzleitung und verschiedene Experten übertragen werden. Die Vorverarbeitung
und mobile Analyse der Daten ist ein weiteres Forschungsthema innerhalb von SOMSED.
Die Übertragung der Sensordaten über heterogene und selbstorganisierende Netze stellt einen weiteren
Forschungsschwerpunkt dar. Dabei soll die am besten geeignete Netztechnologie aus allen an den
jeweiligen Einsatzorten verfügbaren Kommunikationssystemen und Protokollen ausgewählt werden und
falls notwendig oder sinnvoll auch mehrere Systeme simultan verwendet werden. Forschungsfragen sind
dabei die selbstorganisierte Auswahl des am besten geeigneten Netzes, der unterbrechungsfreie Wechsel
zwischen den Netzen und die gleichzeitige Nutzung heterogener Netze mittels geeigneter adaptiver
Protokolle. Weiterhin muss an effektiven Multihop-Adhoc-Netzen gearbeitet werden, die eine
zuverlässige Datenübertragung für den Einsatzfall ermöglichen.
16
FTIR
Fernerkundung
GC-MS
FTIR für Flüssigkeiten
Probe
GDA für Gefahrstoffe
Ausstattung der Analytischen Task-Force C und Einsatzpartner
4.1.3 EIGENE VORARBEITEN
Expertennetzwerk
Einsatzzentrale
Einsatzkräfte:
Feuerwehr
Rettungsdienst
Messtrupps
DACHS - Detektoren-Array/Gaschromatograph-System (Prof. Matz)
Laufendes Vorhaben aus der BMBF-Sicherheitsforschung
Ein handgehaltenes Gasmessgerät zur Detektion von Gefahrstoffen in relevanten
Konzentrationen wird entwickelt. Es bestimmt die Einzelkomponenten von Gemischen mittels
Anreicherungseinheit und Gaschromatographen.
Hyperspektralsensor HYGAS (Prof. Harig)
Laufendes Vorhaben aus der BMBF-Sicherheitsforschung
Im Rahmen des Vorhabens wird ein Hyperspektralsensor zur Fernerkundung von Gefahrstoffen,
d. h. ein abbildendes Fernerkundungssystem, realisiert. Mit dem Hyperspektralsensor sollen
Gefahrstoffe aus großen Entfernungen automatisch identifiziert und visualisiert werden.

wearIT@work (Prof. Timm-Giel)
Im Projekt wearit@work wurde die Entwicklung der Kommunikation für Wearable Computer in
den Einsatzfeldern Feuerwehr, Flugzeugwartung, Fahrzeugproduktion und Krankenhaus
vorangetrieben. Die Arbeiten umfassten die virtuelle Rettungsleine aus Sensorknoten,
selbstorganisierende Ad-hoc-Protokolle sowie Verfahren zur automatischen Auswahl und dem
Wechsel geeigneter Kommunikationsnetze.
Glovenet (Prof. Timm-Giel)
Im BMBF-geförderten Glovenet-Projekt wurde die Entwicklung von geeigneten
Kommunikationsprotokollen für die Übertragung von Daten zwischen Rettungskräften im
Feuerwehreinsatz mittels intelligenter Handschuhe untersucht.
PIMMS (Prof. Müller)
Laufendes BMBF-Vorhaben zum Aufbau eines vollständig integrierten Mikromassenspektrometers
für die In-Line-Prozessüberwachung in der chemischen Industrie für den Massebereich 1
bis 500 und Empfindlichkeiten bis in den ppm-Bereich. Diese Systeme sind auch für
Anwendungen in der Intensivmedizin, der Raumfahrt und der Tiefseeforschung vorgesehen.
µ-FID (Prof. Müller)
Laufendes DFG-Vorhaben zum Aufbau eines Flammenionsationsdetektors zur Bestimmung der
Konzentration von Kohlenwasserstoffen des Brennwertes von Gasen, der Sicherheitsüberwachung
in explosiven Atmosphären und der chemischen Messtechnik (GC-FID) . Gegenwärtig
wird das System mit Industriepartnern zu einem industriellen Prototyp weiterentwickelt.
µPOD (Prof. Müller)
In zwei laufenden Vorhaben (DFG, ProINNO) werden zusammen mit Industriepartnern
miniaturisierte Sauerstoffsensoren ohne bewegliche Komponenten unter Nutzung der
paramagnetischen Eigenschaften des Sauerstoffs auf Basis von AMR, GMR und zukünftig TMR-
Sensoren sowie integrierten hochempfindlichen Strömungssensoren entwickelt.
4.1.4 GEPLANTE FORSCHUNGSAKTIVITÄTEN
Es bestehen insbesondere seitens des Instituts für Messtechnik herausragende Kontakte zu den
Analytischen Task-Forces, dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe, dem
Hamburger Katastrophenschutzamt und Geräteherstellern wie Bruker, Airsense Analytics und SOE. Auf
Basis dieser Kontakte und der Expertise im Bereich der Messtechnik und der Kommunikationsnetze soll
ein Projekt, z. B. beim BMBF, beantragt werden.
Die Arbeiten zu den Mikro-Analysesystemen werden gegenwärtig bereits sowohl in Richtung der
Raumfahrt und der Tiefseeforschung als auch der Intensivmedizin und Umweltanalytik ausgeweitet.
Kooperationen bestehen z. B. mit Bayer Technology Services, Krohne, Ehrfeld Microreaktors und M&C,
der DLR, dem Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven sowie verschiedenen Krankenhäusern.
17

4.2 SMART ENERGY MANAGEMENT
Beteiligte Institute: Telematik Turau
Optische Kommunikationstechnik Brinkmeyer
Sicherheit in verteilten Anwendungen Gollmann
Automatisierungstechnik Meyer
Energy Harvesting Müller
Kommunikationsnetze Timm-Giel
4.2.1 MOTIVATION
Parallel zur weltweit steigenden Nachfrage nach Energie gehen die Vorräte an fossilen Brennstoffen als
derzeit wichtigste Energiequelle zurück. Darüber hinaus ist der Einsatz fossiler Brennstoffe eine der
Hauptursachen für den Klimawandel. Europa benötigt für die Wahrung der Lebensqualität eine saubere,
zuverlässige, technisch und logistisch sichere Energieversorgung. Von hoher Bedeutung für Wirtschaft
und Gesellschaft ist dabei die Energieform Elektrizität. Anforderungen, wie ein selbststeuernder Lastausgleich
zur Einbindung von dezentralen, fluktuierenden, regenerativen Energiequellen und die Steuerung
und Vernetzung der Lastnehmer bringen große Herausforderungen mit sich. Den Informations- und
Kommunikationstechnologien wird dabei zukünftig eine der Schlüsselrollen zufallen: Mit ihrer Hilfe
können intelligente Energiesysteme betrieben werden. Vorschläge wie sie unter den Begriffen Smart
Grids, Smart Metering und Smart Home zusammengefasst werden, erfordern tiefer gehende
Forschungsarbeiten.
Darüber hinaus ist für den Betrieb autarker dezentraler Systeme die Gewinnung von Energie aus der
Umgebung vorzugsweise aus unterschiedlichen Quellen (Licht, Wärme, Vibrationen) und deren
Management beim „Einsammeln“ und dem optimalen Einsatz für die Messwertaufnahme und -
verarbeitung sowie die Kommunikation erforderlich.
4.2.2 ZIELSETZUNG
Aufbauend auf seinen bisherigen Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der selbstorganisierenden, drahtlosen
Sensornetze wird sich der Forschungsschwerpunkt SOMSED in diesem Gebiet mit Fragen
beschäftigen, die sich aus dem Einsatz dieser Netze für das Smart Energy Management ergeben. Es
werden unter Berücksichtigung der gesetzlichen Vorgaben zum Datenschutz selbstorganisierende
Protokolle für das Smart Metering entwickelt. Bei diesen Entwicklungen werden sowohl die dezentrale
Erzeugung (Blockheizkraftwerke und Windkraftanlagen) und Verbraucher (Bürogebäude und größere
Liegenschaften) einbezogen. Diese Arbeiten werden teilweise in Zusammenhang mit Unternehmen
einschlägiger Branchen durchgeführt.
4.2.3 EIGENE VORARBEITEN
Die geplanten Arbeiten stützen sich unter anderem auf Vorarbeiten in aktuellen Projekten und auf bereits
durchgeführte Diplomarbeiten. Beispielsweise wird die Vernetzung intelligenter Elektrizitätszähler auf
Erfahrungen aus dem Projekt HelioMesh aufbauen.
Energiesammeldose (Prof. Müller)
Laufende Vorhaben zum Energy Harvesting aus unterschiedlichen Quellen (Licht, Vibrationen,
Wärme) getrennt oder im Verbund und Energie-Management für den Einsatz in verschiedenen
Anwendungen (z.B. Herz-Kreislauf-Überwachung, Sensorversorgung).
18

4.2.4 GEPLANTE FORSCHUNGSAKTIVITÄTEN
Vernetzung intelligenter Elektrizitätszähler über drahtlose selbstorganisierende Mesh-Technologie
(Prof. Turau)
In diesem Vorhaben sollen Architektur, Hardware und Protokolle für ein neuartiges drahtloses
Sensornetz zum automatisierten, wartungsarmen Auslesen und zum Konfigurieren von
Elektrizitätszählern entwickelt werden. Verwendet werden soll ein hoch-skalierbares, selbstorganisierendes
Sensornetz, in dem Zähler als Router fungieren. Die verlangte Zuverlässigkeit,
Robustheit und Effizienz für einen Regelbetrieb muss trotz der ungünstigen, störungsanfälligen
Umgebung mit hoher Funkabschirmung, in der Zähler häufig installiert sind, erreicht werden.
Datenschutz und Datensicherheit müssen betrachtet werden, da aus den fein aufgelösten,
drahtlos übertragenen Verbrauchsdaten Rückschlüsse auf das Leben von Menschen gezogen
werden können.
Adaptive Aktivierung von sensorüberwachten Kleinerzeugern mit lokaler Intelligenz im
Netzwerkverbund (Prof. Meyer)
Ziel dieses Vorhabens ist es, eine dezentrale Steuerung zu entwickeln, die es ermöglicht, einen
Schwarm aus vielen kleinen Stromerzeugern zu steuern. Die Blockheizkraftwerke der Firma
Lichtblick stehen beispielhaft für die Stromerzeuger. Der Schwarm bietet die Möglichkeit, die
gelieferte Leistung entsprechend des Bedarfs anzupassen und Schwankungen in der Erzeugung
von Strom durch Windkraft- und Solaranlagen im Minutenbereich auszugleichen. Die einzelnen
Erzeuger sollen lokal im Zellenverbund kommunizieren und selbstorganisierend entscheiden,
welche Erzeuger aktiviert werden. Zentral wird nur das Wissen über die Leistungsdifferenz
zwischen Soll- und Ist-Wert bereitgestellt. Lokale Netzkapazitäten, der Wärmebedarf der
einzelnen Haushalte sowie die Mindestlaufzeit sind Restriktionen die beachtet werden müssen.
Selbstorganisierende Sensornetze zur Energieeinsparung in der Gebäudeautomation (Prof. Timm-Giel)
Sensornetze können auch zur Energieeinsparung verwendet werden. Dieses ist im Bereich des
Gebäudemanagements besonders offensichtlich. Im Smart-Home- und Smart-Office-Bereich
können so die Heizung, Klimatisierung und Beleuchtung nach aktueller Nutzung geregelt
werden. Sensorknoten dienen zur Erkennung der Raumnutzung und zum Messen der aktuellen
Temperatur-, Feuchtigkeits- und Lichtverhältnisse. Aktuatoren können Belüftung, Sonnenschutz
etc. automatisiert nach Bedarf regeln. Die Vielzahl der notwendigen Sensoren und Aktuatoren
müssen sich selbst organisieren, d. h. selbst konfigurieren, und selbst kalibrieren. Die
Datenübertragung muss sich an die jeweilige Topologie und Nutzung des Gebäudes anpassen.
Die Sensornetz-Topologie kann sich über die Lebenszeit des Gebäudes und der Sensoren ändern,
z. B. durch andere Mieter oder Gebäudeerweiterungen. Das Sensornetz muss den gesamten
Gebäude-Lifecycle begleiten.
Die Sensorik im Gebäude kann neben der Energieeinsparung für weitere Zwecke, beispielsweise
zur Unterstützung der Bewohner in vielen Lebenssituationen (Ambient Assisted Living) genutzt
werden.
19

Privacy Preserving Energy Metering (Prof. Gollmann)
20
Je detaillierter Energieverbrauch gemessen und abgelesen wird, umso mehr Informationen geben
die Personen in einem Gebäude über sich preis. In Privathaushalten stellt sich damit sofort die
Frage nach dem Persönlichkeitsschutz, aber auch bei Büroarbeitsplätzen können arbeitsrechtlich
relevante Fragen auftreten. Unter der Annahme, dass nicht alle Einzelmessungen sondern die
Aggregation gewisser Daten für die erhebende Partei relevant sind, können kryptographische
Methoden verwendet werden, bei denen die Messdaten verschlüsselt sind und die relevanten
Operationen aufgrund der verschlüsselten Daten ausgeführt werden. Es stellt sich damit die Frage,
wie solche kryptographischen Verfahren an die Randbedingungen, die durch konkrete Sensornetze
vorgegeben sind, angepasst werden können.
Lidar-Sensor zur Optimierung des Betriebes von Windkraftkraftanlagen (Prof. Brinkmeyer)
Bei Windkraftanlagen ist die vorausschauende Kenntnis der Windgeschwindigkeit und ihrer
Schwankungen von erheblichem Interesse, um mit adaptiver Einstellung die Effizienz der Energiegewinnung
zu steigern und Überlastungszustände zu vermeiden. Ziel des vorliegenden Vorhabens
ist es, einen neuartigen Lidar-Sensor mit kleinem Footprint zu realisieren, mit dem solche Informationen
mit hoher Ortsauflösung in Abständen bis zu 1000 m vor der Turbine – und damit bis zu
einer Minute im voraus - bestimmt werden können. In Windparks mit vielen Einzelanlagen können
weitere Vorteile durch Vernetzung erreicht werden. Dieses Projekt weist auch Bezüge zu
Emergency Management auf, da bei sehr starken Windböen Notmaßnahmen eingeleitet werden
müssen. Neben den bereits begonnenen Aktivitäten in diesem Bereich ist ein diesbezüglicher DFG-
Antrag angedacht.
Tiefsee-Multiparameter-Messystem (Prof. Müller)
Zusammen mit dem Alfred-Wegener-Institut wird im Rahmen eines gemeinsamen DFG-Vorhabens
ein Messsystem als Mikrosystem aufgebaut, das auch in großen Tiefen (bis zu 10.000 m) die
Parameter Druck, Temperatur, Sedimentation, Besiedelung durch Organismen und
Gaskonzentration (CO 2, Methan, Methanhydride) bei minimalem Energieverbrauch aufnehmen,
die Daten verarbeiten und sie an die Oberfläche übertragen kann. Die Energieversorgung und
Datenübertragung erfolgt über optische Fasern. Ausgehend zunächst von einzelnen Sensoren soll
ein Messnetz am Meeresboden aufgebaut werden, das in der Tiefe vernetzt ist.
4.3 CERTIFIED SELF-ORGANIZED SYSTEMS
Beteiligte Institute: Kommunikationsnetze Timm-Giel
Sicherheit in verteilten Anwendungen Gollmann
Softwaresysteme Schupp
4.3.1 MOTIVATION
Selbstorganisierende Systeme, wie sie beispielsweise Sensornetze darstellen, bieten auf der einen Seite
einen Lösungsansatz für komplexe Problemstellungen, sind auf der anderen Seite als Gesamtsystem selbst
komplex. Im Unterschied zu vielen anderen Systemen fehlen Methoden zur Entwicklung, Kontrolle und
Bewertung von selbstorganisierenden Systemen.
Die folgenden funktionalen und nicht-funktionalen Eigenschaften müssen methodisch auf den Ebenen
Datensicherheit und Privacy, Datenkommunikation, Anwendungssoftware und Gesamtsystem überprüft
werden: Integrität, Testbarkeit, Fehlertoleranz, Robustheit und Zuverlässigkeit, Verifizierbarkeit, Wiederverwendbarkeit,
Adaptivität, für eingeschränkte Hardware-Ressourcen adäquate Komplexität und
Fernwartungsmöglichkeit wegen Unzugänglichkeit der Sensorknoten.

Diese Eigenschaften sind schwer zu formulieren und momentan kaum zu überprüfen und unterschiedliche
Systeme sind so nicht vergleichbar. Daher ist es notwendig, zunächst formale Beschreibungen,
Bewertungskriterien und Kontrollverfahren zu entwickeln.
4.3.2 ZIELSETZUNG
Mittelfristig ist die Vision, für selbstorganisierende Systeme eine Zertifizierung zu etablieren wie sie
ähnlich in anderen Ingenieursdisziplinen bereits üblich ist. Dieses impliziert eine Kontrolle und Bewertung
von komplexen selbstorganisierenden Systemen und ermöglicht eine Vergleichbarkeit. Es ist beabsichtigt,
die Zertifizierung auf Basis der Bewertungsverfahren mit industriellen Partnern zu entwickeln und
zunächst im Luftfahrtbereich einzuführen, da der Luftfahrtbereich aus zweierlei Gründen für dieses
Forschungsfeld besonders interessant ist: Zum einen sind Systeme in Flugzeugen besonders sicherheitsrelevant
und benötigen daher ohnehin eine besonders aufwändige Zertifizierung, d. h. der erfolgreiche
Einsatz von selbstorganiserenden Systemen aus SOMSED in Flugzeugen hängt von der Kontrollierbarkeit
und Bewertbarkeit ab. Zum anderen ist dieses Anwendungsfeld für das Land Hamburg strategisch von
großer Bedeutung. Außerdem bestehen sehr gute interdisziplinäre Kooperationsmöglichkeiten innerhalb
der TUHH.
4.3.3 EIGENE VORARBEITEN
Die Vorarbeiten bestehen aus folgenden durch Prof. Schupp, Prof. Gollmann und Prof. Timm-Giel
betreuten Bachelorarbeiten:
• Source Code Duplication Detection in WSN Routing Protocols using Clone Detection
Techniques and Tools
• Invariant Detection in Sensor Network Applications Inter-context Control-Flow Graph in nesC
with Improved Split-Phase Handling
4.3.4 GEPLANTE FORSCHUNGSAKTIVITÄTEN
Geplant bzw. in Bearbeitung ist die Beantragung der folgenden Forschungsprojekte:
• Selbstgenerierende Sensornetzprotokolle
DFG-Projekt (Schupp, Timm-Giel)
• Entwicklung, Kontrolle und Bewertung von selbstorganisierenden IT-Systemen
DFG-Projekt (Gollmann, Schupp, Timm-Giel und weitere Interessierte)
• Architektur eines selbstorganisierenden IT-Systems in der Flugzeugkabine
Forschungsprojekt (LUFO IV-4) (God, Gollmann, Schupp, Timm-Giel und weitere Interessierte)
4.4 BIOSOCIONIC COMPUTING
Beteiligte Institute: Regelungstechnik Werner
Softwaresysteme Möller
Rechnertechnologie Zimmermann
4.4.1 MOTIVATION
Selbstorganisierende Phänomene in der belebten Natur demonstrieren, dass relativ simple Individuen wie
Ameisen durch Kooperation im Schwarm komplexe Aufgaben lösen können. Inspiriert durch diese
21

Beobachtung beschäftigt sich das Forschungsgebiet der Schwarmrobotik damit, große Schwärme von
einfachen und kleinen Robotern zu entwerfen, die im Verbund schwierige Aufgaben erfüllen können. Ein
wichtiger Vorteil solcher Schwärme ist ihre Robustheit gegen den Ausfall einzelner Komponenten.
Mögliche Anwendungen reichen vom Einsatz von UAVs oder UUVs in Katastropheneinsätzen bis zur
Verwendung von Nanobots in der Medizintechnik. Forschungen zu Schwarmrobotern und die bionische
Interpretation von natürlichen Lösungen für Teilprobleme in diesem Kontext können ergänzt werden
durch soziologische Modelle des Mikro-Makro-Verhaltens von komplexen Systemen, die aus
verschiedenen Einheiten aufgebaut sind. Wir prägen für die effektive Kombination der bionischen und
soziologischen Einflüsse in Hinblick auf Kommunikations- und Kontroll- und Entscheidungsstrategien das
Kunstwort „Biosocionic Computing“.
Robuste Systeme für Aufgaben im Katastrophenschutz und in Unglückssituationen (z. B. Waldbrand)
sowie in menschenfeindlichen Umfeldern (Tiefseeszenarien, verstrahlte Räume) sind noch nicht in
Reichweite, geschweige denn industrielle Normalität; dennoch sind die Anwendungen vielfältig und
gesellschaftlich bedeutsam. Gewährleistet wird die Robustheit wie in der Natur dadurch, dass die
Einheiten eines Schwarms in einer definierten Weise autonom handeln. Dabei spielt die Ausstattung mit
verschiedenen Sensoren eine wichtige Rolle, die verschiedene Bereich des elektromagnetischen Spektrums
abdecken: Kameras für sichtbares Licht oder Infrarotlicht sowie auch Sensoren für Ultraschall usw.
Sensoren von UAVs dienen nicht nur zum lokalen Manövrieren, sondern können als ultramobile Datenerfassungssysteme
angesehen werden. UAVs sind auch in der Lage, erfasste Sensordaten untereinander
und auch mit Basisstationen auszutauschen. Im Sinne einer robusten Informationsverarbeitung sollte
allerdings das Verhalten nicht von einem stets funktionierenden Datenaustausch abhängen.
UAVs sind auch nicht bloße Sammler von zufällig auftretenden Daten, einem UAV oder auch einem
Team bzw. Schwarm von UAVs kommen bestimmte Aufgaben zu. In Abhängigkeit von den Aufgaben
und ihren Wahrnehmungen müssen sie Entscheidungen treffen (d. h. autonom handeln). Die Entscheidungen
umfassen auch Umfang und Tiefe der Datenakquisition. Das robuste Lösen von Aufgaben durch
gezieltes lokales und globales Handeln einer großen Zahl von autonomen Einheiten mit rechnergestützten
Techniken bezeichnen wir auch als Swarm Computing. Robustheit zur Laufzeit muss aber auch mit einer
Flexibilität und Angemessenheit der Werkzeuge zur Systemrealisierung einhergehen, zusammen mit der
Überprüfbarkeit des Einhaltens gewisser Invarianten bzw. Ziele einer einzelnen (lokalen) Einheit sowie
auch des Verhaltens eines Teams von Einheiten, d.h. in Hinblick auf das globale Verhalten.
22
Prototyp eines Quadrocopter für die geplanten Projekte

4.4.2 ZIELSETZUNG
Da wir als Anwendungsdomäne UAVs betrachten, und robustes Systemverhalten nicht auf einer
permanenten Kommunikation mit einer Basisstation basieren kann, kommen Aspekte der
energieeffizienten Informationsverarbeitung ins Spiel. Um aufwändige, energiezehrende Berechnungen
für die Entscheidungsfindung zur Laufzeit zu vermeiden, müssen zur Deployment-Zeit Programme
erzeugt werden, die Verfahren (Policies) enthalten, deren Anwendung zur Laufzeit die Aufgaben der
Einheiten angemessen lösen. Emergenzprinzipien aus der Biologie bieten hierbei Möglichkeiten,
energieeffizientes Verhalten umzusetzen - entsprechende Erkenntnisse über biologische Systeme werden
in die Arbeiten miteinbezogen. Neuronale Netze liefern eine Repräsentationssprache, die anpassbares
Verhalten ermöglicht.
Da empirische Untersuchungen des emergenten Verhaltens aufwendig sind, werden mathematische
Modelle zur Spezifikation des gewünschten Verhaltens von sensorgestützen UAV-Schwärmen dringend
benötigt (einschließlich der diesbezüglichen Analysewerkzeuge für das Systemverhalten). Geeignete
Modelle für das Schwarmverhalten sind außerdem erforderlich als Grundlage von Synthese- und
Optimierungswerkzeugen für Kommunikations- und Kontrollstrategien.
Erkenntnisse aus dem Bereich der Agentensysteme bzw. auch der Soziologie ermöglichen einen Einstieg
in die Untersuchungen zum Mechanismus-Engineering bzw. zum Mikro-Makroverhalten. Die
Erkenntnisse müssen entsprechend weiterentwickelt und einer mathematischen Darstellung in dem neuen
Rahmen zugeführt werden. Höherwertige Entscheidungen von UAVs können kaum durch technisch
eventuell aufwändige, aber kognitiv einfache Nachrichtenübertragung erreicht werden. Sensordaten
müssen lokal modellbasiert angereichert werden, so dass höhere, symbolische Beschreibungen der
eingehenden Daten für die Entscheidungsfindung zur Verfügung stehen. Probabilistische Bewertungen
für Prädikatenlogische Beschreibungen bilden die Basis für die Formalisierung der Interpretation von
Sensordaten bzw. Nachrichten von variierenden Basisstationen. Prädikatenlogische statt aussagenlogische
Markov-Entscheidungsprozesse (Markov-Decision-Processes) mit partieller Beobachtungsmöglichkeit
stellen ein Novum dar und sind notwendig, um autonomes Verhalten angemessen zu unterstützen.
Interpretation und Markov-Entscheidungsprozesse lassen sich nach neueren Erkenntnissen auch auf
neuronalem Substrat realisieren. Genaueres im Rahmen der bionisch-inspirierten symbolischen
Informationsverarbeitung muss noch erarbeitet werden. Diese Arbeiten sollen die Grundlage für robustes
Verhalten auf allen Ebenen der hierarchischen Kontrollarchitektur der UAVs bilden.
Das Forschungsthema, das wir angehen möchten, lässt sich daher unter Berücksichtigung dieser Aspekte
mit dem Titel Biosocionic Energy-Efficient Swarm Computing umreissen: kurz Biosocionic Computing.
Etwas praktischer kann der Arbeitstitel aus Anwendungsperspekte auch "Wie das THW-Equipment der
Zukunft aussieht" lauten. Die Ergebnisse sind nicht nur im Kontext von UAVs interessant, sondern sind
auch für rein Sofware-basierte Systemlösungen anwendbar.
4.4.3 EIGENE VORARBEITEN
BOEMIE: Bootstrapping Ontology Evolution with MultImEdia Information
EU-Projekt mit 6 Personenjahren (Prof. Möller)
CASAM: Computer-Aided Semantic Annotation of Multimedia
EU-Projekt mit 6 Personenjahren (Prof. Möller)
PRESINT: Probabilistische Präferenzmaße für wissensbasierte Szeneninterpretation
DFG-Projekt (Prof. Möller)
Zurzeit werden an den Instituten für Regelungstechnik, Zuverlässigkeitstechnik und Flugzeugsystemtechnik
gemeinsam zehn Quadrokopter entwickelt und hergestellt, die über die erforderliche Intelligenz,
Sensorik und Kommunikationsfähigkeit verfügen, um entwickelte Ansätze auch experimentell zu
23

erproben. Weitere Vorarbeiten sind viele Abschlussarbeiten auf diesem Gebiet. Beispielhaft sollen die
folgenden, teilweise noch laufenden Promotionen genannt werden:
Simulation von Schwarmverhalten
W. Kramper, 2010 (Prof. Zimmermann)
A Logic-based Approach to Multimedia Interpretation
Atila Kaya, 2010 (Prof. Möller)
Content Management and Knowledge Management: Two Faces of Ontology-based Deep-Level
Interpretation of Text
Sofia Espinosa, 2010 (Prof. Möller)
Design of Distributed and Fixed-Structure Controllers for Cooperative Vehicle Control
Andrey Popov (Prof. Werner)
4.4.4 GEPLANTE FORSCHUNGSAKTIVITÄTEN
• Neubesetzung einer Poolstelle ab April 2011: Modellierung, Stabilitäts- und Performance-Analyse
von Multiagenten-Systemen. Entwurf und Optimierung dezentraler Regelstrategien (Werner).
• Neubesetzung einer Poolstelle ab April 2011: Modellierung und Interpretation von Sensordaten zur
Entscheidungsfindung in Autonomen Systemen und Verwendung von anytime-und strombasierten
Verarbeitungsverfahren und einer probabilistischen Beschreibungslogik. (Möller)
4.5 COMMUNICATING INTELLIGENT IMPLANTS
Beteiligte Institute: Nanoelektronik Krautschneider
Mikrosystemtechnik Müller
Nanoelektronik Schröder
4.5.1 MOTIVATION
Der rasante Fortschritt bei der Strukturverkleinerung integrierter Schaltungen hat für die Medizintechnik
hochinteressante neue Perspektiven geschaffen. Nicht nur die Prozessorleistung und der Datendurchsatz
pro Fläche haben sich stark erhöht, sondern auch der Energieverbrauch pro Rechenoperation konnte bei
modernen CMOS-Technologien signifikant gesenkt werden. Dies schafft insbesondere für Implantate
neue Möglichkeiten, da man sie klein, leicht und mit geringem Energiebedarf an fast allen Stellen im
Körper einsetzen können muss.
Ein wichtiger Anwendungsfall ist die lokale Verabreichung von Medikamenten, damit sie genau dosiert
dort wirken, wo es notwendig ist, um Nebenwirkungen möglichst gering zu halten oder auszuschließen.
Das derzeitig vorherrschende Verfahren der oralen Einnahme ist erheblich weniger effektiv, da die
Medikamente nur verdünnt und wenig kontrollierbar diejenigen Stellen des Körpers erreichen, an denen
therapeutische Wirkung erforderlich ist. Andere Bereiche des Körpers erhalten die gleiche Dosis, auch
wenn dort das Medikament u. U. kontraindiziert ist.
Weiter Anwendungen sind die Überwachung der Heilung bei dem Einsatz von Implantaten, die Energieversorgung
für diese Sensorik, Aktorik und Elektronik sowie die Gewinnung von medizinisch relevanten
Informationen ohne Beeinträchtigung der Mobilität der Patienten.
24

Implantat zur Blutdruckmessung in einem Aorten-Aneurysma mit Drucksensoren, Antenne
und zentraler Elektronik
4.5.2 ZIELSETZUNG
Zur optimalen lokalen Dosierung müssen mit Hilfe von Sensoren entsprechende gesundheitsrelevante
Messwerte an verschiedenen Stellen des Organismus aufgenommen werden. Diese Daten müssen dann
ausgewertet und an die implantierte Dosiereinrichtung weitergegeben werden. Für eine Reihe von
Erkrankungen kann es sehr vorteilhaft sein, wenn an mehreren Stellen des Körpers Medikamente, u. U. in
unterschiedlichen Dosen, verabreicht werden können. Dies erfordert eine Vernetzung sowohl der
Sensoren als auch der Applikatoren für die Medikamente.
Strategien für eine optimale Vernetzung von Sensorknoten sind bereits im FSP SOMSED entstanden und
können so weiter entwickelt werden, dass sie eine geeignete Plattform für das beschriebene Sensornetzwerk
bilden, dies gilt auch für die Vernetzung der Applikatoren.
Technisch ungelöst ist bisher das Antennenproblem. Implantate verfügen über wenig Energie und sollten
möglichst klein sein. Große Antennen mit gutem Wirkungsgrad sind also nicht platzierbar. Hohe
Frequenzen sind keine brauchbare Alternative, da hierbei die HF-Absorption des Körpergewebes zu groß
wird. Eine Lösung lässt sich mit der RFID-Technik erreichen. Ergebnisse an einem Aneurysma-Implantat
zeigen, dass sich noch bis zu einer Fläche von 20 mm² (wahrscheinlich nach Optimierung auch bis zu
wenigen mm²) ausreichend Energie (im Bereich 0,1 mW) bei einer Datenrate von ca. einigen 10 kbit/s
übertragen lässt. Auf diese Weise könnten die Implantate mit externen Sende-Empfangsstationen
kommunizieren. Diese Sende-Empfangsstationen wären z. B. in ein Kleidungsstück integriert und
miteinander vernetzt. Dadurch könnten dann auch alle Implantate, d. h. sowohl Sensoren als auch
Applikatoren untereinander Daten austauschen. Damit ließe sich ein allgemeines Netzwerk schaffen für
Datenkommunikation zwischen beliebigen Stellen innerhalb des menschlichen Körpers.
4.5.3 EIGENE VORARBEITEN
Für die Realisierung des beschriebenen Netzwerkes sind bereits Vorarbeiten auf verschiedenen
Themenfeldern durchgeführt worden:
Entwicklung von analogen Front-Ends für energieeffiziente Verstärkung und Digitalisierung von
Sensordaten
(EU-Projekte)
25

Aufbau und Erprobung drahtloser Energieübertragung
(BMBF-Projekt MyoPlant)
Datenübertragung nach dem Transponderprinzip mit bis zu 50 kbit/s
(TUHH-UKE-Projekt)
Aufbau von intelligenten Implantaten nach dem Plattform-Prinzip
(BMBF-Projekt Dionysys)
Instrumentierte Nägel und Knochenplatten zur Bestimmung der Lastverteilung zwischen Knochen und
Implant zur nichtinvasiven Überwachung der Knochenheilung auf Basis implantierten DMS-
µProzessorsystems mit RFID-Eenrgieversorgung und Auslesung mittels Handgerät
(BMBF-Projekt IOS)
Überwachung der Funktion und Heilung von Trommelfell und Tubenfunktion mit einem mobilen
Messsystem basierend auf den Messprinzipien Dehnungsmessstreifen, Impedanzspektroskopie,
Zellenwachstum und elektrischen Feldern in Kombination mit Bluetooth-Anbindung
(BMBF-Vorhaben OHR)
Kontrolle und Überwachung der Tubenfunktion auf Basis optischer Verfahren: hochflexibler optische
Katheter zur Beobachtung des Innenohrs, in den Gehörgang eingesetztes Mikro-Triangulations-
System zur Bestimmung der Auslenkung des kompletten Trommelfells inklusive der
Datenverarbeitung und Datenübertragung via Bluetooth o. ä.
(BMV-Vorhaben)
Überwachung der Herztätigkeit und Kontrolle des Kalorienverbrauchs mit Hilfe einer optischen
Auslesung von Pulsfrequenz und –anstieg in einem Fingerring mit drahtloser Anbindung an die
Auswerteeinheit
(ZIM-Projekt Kardioring)
Aufbau eines Herzmuskelgenerators und einer Multikanalmesseinheit für die Wirkung von
Medikamenten auf Basis gezüchteter Herzmuskelstrukturen und piezoelektrischen Folien
(von der BWF gefördertes Kooperationsvorhaben mit UKE)
4.5.4 GEPLANTE FORSCHUNGSAKTIVITÄTEN
Als Forschungsarbeiten sind geplant, Strategien für eine Vernetzung der Implantate zu finden, die
minimalen Energieaufwand erfordern. Dies setzt einerseits eine Minimierung des Datenverkehrs zwischen
den implantierten Sensoren, Applikatoren und dem externen Relaisnetzwerk voraus, anderseits müssen
die Daten auch so aufbereitet werden, dass sämtliche Steueranweisungen möglichst kompakt und
energieeffizient übertragen werden.
Weiterhin sind die vorhandenen Implantate so weiterzuentwickeln, dass sie für das geplante Netzwerk
verwendet werden können und die Mikrosysteme für die Dosiereinrichtungen sind aufzubauen.
4.6 KOORDINATION UND ZUSAMMENARBEIT
Die Zusammenarbeit zwischen den am Forschungsschwerpunkt beteiligten Instituten und Forschern soll
weiter intensiviert und ausgebaut werden.
Die bisherigen regelmäßigen Treffen der Institutsleiter und die intensive, interdisziplinäre Kooperation der
wissenschaftlichen Mitarbeiter in SOMSED Aktiv soll fortgeführt werden.
Auch der erfolgreiche SOMSED Workshop soll jährlich durchgeführt werden. Dieser Workshop hat neben
der positiven Außendarstellung des FSPs auch zu einer intensiven internen Diskussion über die eigenen
Arbeiten geführt.
26

Darüber hinaus soll ein institutsübergreifendes Seminar zur Vorstellung von studentischen
Abschlussarbeiten (Master, Diplom, Bachelor) und eine entsprechende Vortragsreihe mit ausgewählten
Industrievorträgen zum Themenumfeld organisiert werden. Hier sind Schwerpunktveranstaltungen aus
den einzelnen Forschungsfeldern denkbar.
Um die interne Zusammenarbeit und auch die Sichtbarkeit nach außen zu erhöhen, soll eine öffentliche,
webbasierte Wissensbasis für Sensornetze aufgebaut werden. Diese umfasst zum einen ein gemeinsames
Software-Repository, in dem Beispielszenarien und Referenzimplementierungen auch der wissenschaftlichen
Community zur Verfügung gestellt werden sollen. Weiterhin können hier im Stile von
Wikipedia Erfahrungen und Wissen zu Sensornetz-Hardware, zu Sensor-Netz-Betriebssystemen und
Kommunikationsprotokollen veröffentlicht werden. SOMSED alleine besitzt schon eine kritische Masse, mit
der eine sinnvolle Wissensbasis aufgebaut werden kann.
Durch die Veröffentlichung kann zum einen die Sichtbarkeit des Forschungsschwerpunktes in der
internationalen Community erhöht werden, aber auch die Wissensbasis qualitativ und quantitativ
verbessert und letztendlich die Forschung an der TU Hamburg-Harburg verbessert werden.
Um die Potenziale des Foschungsschwerpunkts besser ausnutzen zu können, ist eine Postdoc-Stelle zur
Koordination geplant, die entsprechend beantragt wird. Hier ist an einen promovierten
Nachwuchswissenschaftler / eine Nachwuchswissenschaftlerin gedacht, der/die eigene Forschung in einer
der fünf Forschungsfelder aufbaut und die interdisziplinäre Zusammenarbeit über die Gruppen hinweg
koordiniert. Die Moderation der Zusammenarbeit der wissenschaftlichen Mitarbeiter in SOMSED Aktiv, die
Organisation der Seminarreihe und des SOMSED-Workshops gehören in den Aufgabenbereich dieser
Stelle.
Die Koordination des FSP SOMSED ist eine sehr attraktive Aufgabe. Zum einen bietet sich innerhalb eines
der Forschungsfelder die Möglichkeit selbstständig wissenschaftlich zu arbeiten. Eigene
Forschungsprojekte können in Kooperation mit den beteiligten Instituten sowohl für das eigene
Forschungsfeld als auch über die fünf Forschungsfelder hinweg angeworben werden. In diesem
Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit zur Habilitation. Die Arbeit in SOMSED Aktiv mit den
wissenschaftlichen Mitarbeitern aus allen an SOMSED beteiligten Instituten ist wegen der hohen
Interdisziplinarität sehr anspruchsvoll. Sie bietet aber auch eine ideale Basis für neue innovative
Forschungsansätze, die von der Nachwuchswissenschaftlerin / dem Nachwuchswissenschaftler selbst
aufgegriffen oder an die Institute übertragen werden können.
Weiterhin ist der SOMSED-Koordinator erste und kompetente Ansprechperson bezüglich SOMSED für
industrielle und akademische Kooperationspartner und kann die Außendarstellung und Sichtbarkeit der
TUHH und insbesondere des FSPs SOMSED weiter vorantreiben.
27

5 ANHANG
5.1 PROMOTIONEN (AUSWAHL)
Ulrich Ann (Prof. Rohling)
Selbstorganisierende Funknetze für Verkehrsanwendungen
Carsten Burmeister (Prof. Killat)
Evaluation and Optimization of Wireless Internet Access at Hot Spots
André Ebner (Prof. Rohling)
Selbstorganisierende Datenfunknetze für Anwendungen im Straßenverkehr
Dietrich Fahrenholtz (Prof. Turau)
A Hypercube-based Peer-to-Peer Data Store Resilient against Peer Population Fluctuation
Stephan Fandrey (Prof. Müller)
Aktive Magnetresonanz-Sonde in Mikrosystemtechnik auf Basis einer optischen Signalübertragung für die
minimal-invasive Chirurgie
Jan-Peter Hauschild (Prof. Müller)
Planar integriertes Mikromassenspektrometer: Simulation, Ansteuerung und Charakterisierung
Jan Kraaier (Prof. Killat)
Modeling User Mobility for the Simulation of Wireless Ad Hoc Access Networks
Jens Ove Lauf (Prof. Gollmann)
MASC - Monitoring and Security of Container Transports
Thanikesavan Sivanthi (Prof. Killat)
A Formal Framework for Optimizing the Design of Distributed Real-time Embedded Systems
Nils Weinrich (Prof. Müller)
Telemetrisch instrumentierte Implantate für die Osteosynthese
Lars Wischhof (Prof. Rohling)
Self-Organizing Communication in Vehicular Ad Hoc Networks
Matthias Witt (Prof. Turau)
Robust and Low-Communication Geographic Routing for Wireless Ad Hoc Networks
5.2 DRITTMITTELPROJEKTE (AUSWAHL)
4-Stokes-Polarisationskamera
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. E. Brinkmeyer, Institut für Optische Kommunikationstechnik
Mittelgeber: BMWA (Pro Inno II)
Laufzeit: 2 Jahre
Gefahrstoffkamera (Abbildendes Fernerkundungssystem)
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. Juniorprofessor R. Harig, Institut für Messtechnik
Mittelgeber: Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe
Laufzeit: 3 Jahre
HYGAS, Hyperspektral-Gas-Sensor zur Fernmessung von Gefahrstoffen
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. Juniorprofessor R. Harig, Institut für Messtechnik
28

Mittelgeber: BMBF
Laufzeit: 3 Jahre
Gaskamera
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. Juniorprofessor R. Harig, Institut für Messtechnik
Mittelgeber: GERG (Eon Ruhrgas, Snam (Italien), Gasunie (Niederlande), Fluxys (Belgien))
Laufzeit: 3 Jahre
Multi-Parameter-Sensor-System für die Meeresforschung
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. J. Müller, Institut für Mikrosystemtechnik
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 3 Jahre
Dezentralisierte Bedienstrategien und Wegefindungsmechanismen zur Garantie von Rechtzeitigkeit und
Ausfallsicherheit in statischen drahtlosen Sensornetzen (DEGAS)
Antragsteller: Prof. Dr. U. Killat, Institut für Kommunikationsnetze
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 2 Jahre
Design Technology for Radio Frequency Systems in Package (Dionysys)
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. W. Krautschneider, Institut für Nanoelektronik
Mittelgeber: BMBF
Laufzeit: 3 Jahre
Handprothese auf der Grundlage eines myogen gesteuerten intelligenten Implantates (MyoPlant)
Antragsteller: Prof. Dr.-Ing. W. Krautschneider, Institut für Nanoelektronik
Mittelgeber: BMBF
Laufzeit: 3 Jahre
Selbstorganisierende Synchronisation und Ressourcenvergabe in OFDM-Mobilfunksystemen
(Schwerpunktprogramm TakeOFDM)
Antragsteller: Prof. Dr. H. Rohling, Institut für Nachrichtentechnik
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 3 Jahre
Selbstorganisierende Beamforming-Konzepte in OFDM-basierten Mehrantennen-Datenfunknetzen
(Schwerpunktprogramm TakeOFDM)
Antragsteller: Prof. Dr. H. Rohling, Institut für Nachrichtentechnik
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 3 Jahre
Sensor Wireless Application Network (SWAN)
Antragsteller: Prof. Dr. H. Rohling, Institut für Nachrichtentechnik
Prof. Dr. V. Turau, Institut für Telematik
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Laufzeit: 2,5 Jahre
Cabin Wireless Sensors (CabWiSe)
Antragsteller: Prof. Dr. H.Rohling, Institut für Nachrichtentechnik
Prof. Dr. V. Turau, Institut für Telematik
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Laufzeit: 3 Jahre
Drahtlose Kommunikation in Solarturmkraftwerken (HelioMesh)
Antragsteller: Prof. Dr. V. Turau, Institut für Telematik
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2 Jahre
Integrierte Planung großer Kommunikationsnetze (InPlan)
Antragsteller: Prof. Dr. U. Killat, Institut für Kommunikationsnetze
29

30
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2 Jahre
Drahtlose Kabinenkommunikation für Geschäftsflüge (Wifly)
Antragsteller: Prof. Dr. U. Killat, Institut für Kommunikationsnetze
Mittelgeber: Airbus, Hamburg
Laufzeit: 2 Jahre
Fehlereindämmende selbststabilisierende Algorithmen für große infrastrukturlose vernetzte Systeme (FESA)
Antragsteller: Prof. Dr. V. Turau, Institut für Telematik
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 3 Jahre
Energiebudgetierende Sensornetze mit regenerativen Energiequellen (EBS)
Antragsteller: Prof. Dr. V. Turau, Institut für Telematik
Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit: 3 Jahre
5.3 PUBLIKATIONEN (AUSWAHL)
[Astner et al. 2008c] M. Astner, T. Pilsak, H.-D. Brüns, J.L. ter Haseborg und H. Singer.
MoM-Based Analysis of the Immunity of Marine Equipment in a Control Cabinet of Cruise and Container
Vessels against 2.4-GHz WLAN Application.
8th International EMC Symposium EMC Europe 2008, Hamburg, Sept. 8-12, 2008.
[Balasubramaniam et al. 2009] H. Balasubramaniam, W. Galjan, W.H. Krautschneider and H. Neubauer.
12-bit Hybrid C2C DAC based SAR ADC with Floating Voltage Shield.
Proc. IEEE Int. Conf. on Signals, Circuits and Systems, 2009.
[Becker et al. 2010a] M. Becker, A. Timm-Giel, S. Das und C. Görg.
TOSSDR: TinyOS on any Physical Layer implemented in Software Defined Radio.
7th European Conference on Wireless Sensor Networks 2010, Coimbra, Portugal, 2010.
[Becker et al. 2010b] M. Becker, B.-L. Wenning, C. Görg, R. Jedermann und A. Timm-Giel.
Logistic applications with Wireless Sensor Networks.
ACM HOTEMNETS 2010, Killarney, Irland, 2010.
[Burmeister et al. 2007a] C. Burmeister; U. Killat und J. Bachmann.
Performance of a Rate Adaptive Wireless LAN.
International Journal of Electronics and Communication (AEÜ) 61, 493-503, 2007.
[Burmeister et al. 2007b] C. Burmeister; U. Killat und K. Weniger.
Power Control and Rate adaptation in Multi-Hop Access Networks -- Is it Worth the Effort?.
Proc. ITC 20, pp. 767-778, Ottawa, Canada, 2007.
[Eichmann et al. 2009] J. Eichmann, B. Greßmann, F. Hackbarth, H. Klimek, V. Menrad, T. Meyerhoff, T. Pilsak und
H. Sauff.
SomSed - Analysis of an Experimental Wireless Sensor Network.
In Proceedings of the Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany,
October 2009.
[Elneel et al. 2008] N. A. Elneel, E. Aksoy und D. Schroeder.
A Power-Adaptable Entropy-Coding A/D Converter.
In Proceedings of the 26th Norchip Conference, Tallinn, Estonia, November 17-18, 2008.
[Elneel et al. 2009] N. A. Elneel, F. Wagner, D. Schroeder und W. H. Krautschneider.
A Compact Wireless Sensor Node for Biomedical Signal Acquisition Realized as a System-in-Package.
In Proceedings of the Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany,
October 2009.

[Elneel et al. 2010a] N. A. Elneel, E. Aksoy und D. Schroeder.
A power-adaptable A/D converter with integrated data compression.
Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 64(3): 249-259, 2010.
[Elneel et al. 2010a] N. A. Elneel, F. Wagner, D. Schroeder und W. H. Krautschneider.
Floorplanning and Design Considerations of an RF System-in-Package for Biomedical Signal Acquisition.
Proc. CDNLive! EMEA 2010, 2010, Munich, Germany, 4.-6. May 2010.
[Elneel und Schroeder 2009] N. A. Elneel und D. Schroeder.
Hardware-Based Data Compression for Efficient ECG Signal Transmission over a Wireless Sensor Network.
In Proceedings of the Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany,
October 2009.
[Fandrey et al. 2009] S. Fandrey, S. Weiss und J. Müller.
An Active Intravascular MR-Device in Micro System Techno¬logy.
World Congress - Medical Physics and Biomedical Engineering, Mün¬chen, Germany, 2009.
[Ge et al. 2009] M. Ge, K.-Y. Lam, D. Gollmann, S. L. Chung, C. C. Chang und J.-B. Li.
A robust certification service for highly dynamic MANET in emergency tasks.
Int. J. Communication Systems 22(9): 1177-1197, 2009.
[Georgi et al. 2008a] S. Georgi, M. Stemick und H. Rohling.
Self-organizing Wireless Sensor Networks.
In Proceedings of the First International Interdisciplinary Technical Conference of Young Scientists, Poznan,
Poland, April 2008.
[Georgi et al. 2008b] S. Georgi, C. Weyer, M. Stemik, C. Renner, F. Hackbarth, U. Pilz, J. Eichmann, T. Pilsak, H.
Sauff, L. Torres, K. Dembowski und F. Wagner.
SomSeD: An Interdisciplinary Approach for Developing Wireless Sensor Networks
In Proceedings of the 7. GI/ITG KuVS Fachgespräch „Drahtlose Sensornetze“, Berlin, Germany, September
2008.
[Gries und Möller 2010] O. Gries und R. Möller.
Gibbs Sampling in Probabilistic Description Logics with Deterministic Dependencies.
In Thomas Lukasiewicz, Rafael Penaloza, and Anni-Yasmin Turhan, editors, Proc. International Workshop on
Uncertainty in Description Logics (UnIDL-2010), 2010.
[Gries et al. 2010] O. Gries, R. Möller, A. Nafissi, M. Rosenfeld, K. Sokolski und M. Wessel.
A Probabilistic Abduction Engine for Media Interpretation.
In J. Alferes, P. Hitzler, and Th. Lukasiewicz, editors, Proc. International Conference on Web Reasoning and
Rule Systems (RR-2010), 2010.
[Grünheid et al. 2006] R. Grünheid, H. Rohling, K. Brüninghaus und U. Schwark.
Self-Organised Beamforming and Opportunistic Scheduling in an OFDM-based Cellular Network.
Proc. VTC 2006 Spring, Melbourne, 2006.
[Gruetzmann et al. 2007] S. Gruetzmann, J. Hansen und J. Müller.
Novel dry electrodes for ECG monitoring.
IOP Publishing, Physiological Measurement, 28, 1375-1390, 2007.
[Hackbarth et al. 2009] F. Hackbarth, T. Meyerhoff, H. Sauff, B. T. Bradford, L. Torres, H. Klimek, B. Gressmann, C.
Renner, M. Stemick, S. Georgi und C. Weyer.
SomSed - The Evolution of an Experimental Wireless Sensor Network Towards a Research Platform.
In Proceedings of the 8th GI/ITG KuVS Fachgespräch "Drahtlose Sensornetze" (FGSN'09), Hamburg, Germany,
August 2009.
[Harke et al. 2008] A. Harke, T. Lipka, J. Amthor, O. Horn, M. Krause und J. Müller.
Amorphous Silicon 3-D Tapers for Si Photonic Wires Fabricated with a Shadow Mask.
IEEE Photon.Techn.Lett. 20, 17, S.1452-1454, 2008.
31

[Hauschild et al. 2007] J.-P. Hauschild, E. Wapelhorst und J. Müller.
Mass spectra measured by a fully integrated MEMS mass spectrometer.
International Journal of Mass Spectrometry, Vol. 264, Issue 1, 15 June 2007, Pages 53-60,
DOI:10.1016/j.ijms.2007.03.014, Elsevier, 2007.
[Khorakhun et al. 2008] C. Khorakhun, H. Busche und H. Rohling.
Congestion Control for VANETs based on Power or Rate Adaptation
In Proceedings of the 5th International Workshop on Intelligent Transportation (WIT 2008), Hamburg,
Germany, March 2008.
[Kuipers und Müller 2009] W. J. Kuipers und J. Müller.
Planar Micro Flame Ionization Detector with Minimized Leak Current.
15th Int. Conference on Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems (Transducers 09), Denver, USA, 21-25
June 2009.
[Lauf und Gollmann 2007] J. O. Lauf und D. Gollmann.
Monitoring and Security of Container Transports.
Proc. NTMS'07 Workshop on Multi-agent Systems, Challenges for Ubiquitous and Pervasive Computing, Paris,
May 2007.
[Lauf et al. 2007] J. O. Lauf, D. Gollmann und V. Turau.
MASC - Monitoring and Security of Containers.
Tagungsband Informatik 2007, GI, Bremen, 2007.
[Lauf und Sauff 2007] J. O. Lauf und H. Sauff.
Secure Lightweight Tunnel for Monitoring Transport Containers.
in Proceedings SecureComm, Nizza, 2007.
[Munkby und Schupp 2009] G. Munkby und S. Schupp.
Type Inference for Soft-Error Fault-Tolerance Prediction
IEEE/ACM Conf. on Automated Software Engineering, 2009.
[Pilsak et al. 2009a] T. Pilsak, T. Schröder, J. Eichmann und J.L. ter Haseborg.
Entwicklung eines Sensornetzwerkes für den Einsatz in Schiffsmaschinenräumen.
In Proceedings of the 8th GI/ITG KuVS Fachgespräch "Drahtlose Sensornetze" (FGSN'09), Hamburg, Germany,
August 2009.
[Pilsak et al. 2009b] T. Pilsak, T. Schröder, J. Eichmann und J.L. ter Haseborg.
Field Test of a wireless sensor network inside the engine room of a vessel.
In Proceedings of the Workshop Selbstorganisierende Sensor- und Datenfunknetze, Hamburg, Germany,
October 2009.
[Pilz et al. 2009] U. Pilz, A. Popov und H. Werner.
Robust Controller Design for Formation Flight of Quad-Rotor Helicopters.
In Proceedings of the combined 48th IEEE Conference on Decision and Control and 28th Chinese Control
Conference, Shanghai, China, pp.8322-8327, December 2009.
[Pilsak und ter Haseborg 2008a] T. Pilsak und J.L. ter Haseborg.
EMC Feasibility Study of the use of 2.4-GHz-WLAN Applications on Bridges of Cruise and Container Vessels.
2008 International IEEE EMC Symposium, Detroit, August 18 - 22, 2008.
[Pilsak und ter Haseborg 2008b] T. Pilsak und J.L. ter Haseborg.
EMC Investigations of narrowband and broadband Interferences of 2.4-GHz-WLAN Applications on Cruise and
Container Vessels.
19th International Wroclaw Symposium and Exhibition on Electromagnetic Compatibilty, Wroclaw, 11 – 13
June, 2008.
[Pilsak und ter Haseborg 2008c] T. Pilsak und J.L. ter Haseborg.
Entwicklung einer Testumgebung für die EMV-Bewertung von Funkstandards bezüglich ihrer Verwendbarkeit
zur drahtlosen Sensordaten-übertragung in Maschinenräumen von Container- und Kreuzfahrtschiffen.
EMV-Symposium Düsseldorf, 19.-21. Feb. 2008.
32

[Pilz und Werner 2010a] U. Pilz und H. Werner.
Local Controller Synthesis for Multi-Agent Systems Subject to Time-Varying Communication Delays.
Submitted to the 49th IEEE Conference on Decision and Control, Atlanta, Georgia, USA, Dec 2010.
[Pilz und Werner 2010b] U. Pilz und H. Werner.
Robust Formation Controller Synthesis with Different Time-Delays.
Submitted to the 1st Virtual Control Conference, Aalborg, Denmark, Sep 2010.
[Popov und Werner 2009] A. Popov und H. Werner.
A Robust Control Approach to Formation Control.
In Proceedings of the European Control Conference 2009, Budapest, Hungary, pp.4428-4433, Aug 2009.
[Popov und Werner 2010] A. Popov und H. Werner.
H-Infinity Controller Design for a Multi-Agent System based on a Replicated Control Structure.
In Proceedings of the American Control Conference 2010, Baltimore, Maryland, USA, June 2010.
[Que Son et al. 2010] Vo Que Son, B. Wenning, C. Goerg und A. Timm-Giel.
WiSeCoMaSys: a Tool for Data Collection and Management of Wireless Sensor Networks.
Int. Conference on Advanced Technologies for Communications (IEEE ATC), Ho Chi Minh City, Vietnam, 2010.
[Renner et al. 2010] C. Renner, V. Turau und C. Weyer.
Performance of Energy-Efficient TDMA Schemes in Data-Gathering Scenarios with Periodic Sources.
In Proceedings of the Seventh IEEE International Conference on Networked Sensing Systems (INSS'10), Kassel,
Germany, June 2010.
[Rohling und Busche 2009a] H. Rohling und H. Busche.
SOTIS: A Self-Organizing Traffic Information System based on Car-2-Car Communications.
Workshop on Self-Organising Wireless Sensor and Communication Networks, Hamburg, Germany, October 8-
9th, 2009.
[Rohling und Busche 2009b] H. Rohling und H. Busche.
Self-Organizing Traffic Information System based on Inter-Vehicle Communications.
European Journal of Navigation, Volume 7, Number 1, April 2009.
[Tönder et al. 2006] N. Tönder, S. Georgi und H. Rohling.
Self-Organized Personal Area Network based on OFDM.
Frequenz Journal of RF-Engineering and Telecommunications. 5-6/2006 Volume 60, pp. 1-6, June 2006.
[Turau et al. 2008] V. Turau, C. Weyer und C. Renner.
Efficient Slot Assignment for the Many-to-One Routing Pattern in Sensor Networks.
In Proceedings of the International Workshop on Sensor Network Engineering (IWSNE), Santorini Island,
Greece, June 2008.
[Turau und Weyer 2007a] V. Turau und C. Weyer.
TDMA-Schemes for Tree-Routing in Data Intensive Wireless Sensor Networks.
In Proceedings of the First International Workshop on Protocols and Algorithms for Reliable and Data Intensive
Sensor Networks (PARIS'07). Pisa, Italy, October, 2007.
[Turau und Weyer 2007b] V. Turau und C. Weyer.
Long-term Reliable Data Gathering Using Wireless Sensor Networks.
Fourth International Conference on Networked Sensing Systems (INSS'07), Braunschweig, Germany, June 2007.
[Turau und Weyer 2009] V. Turau und C. Weyer.
Fault Tolerance in Wireless Sensor Networks through Self-Stabilization
International Journal of Communication Networks and Distributed Systems (IJCNDS), 2(1):78–98, 2009.
[Wagner et al. 2010] F. Wagner, N. A. Elneel, D. Schroeder und W. Krautschneider.
Design and Implementation of an Integrated RF System-in-Package for Healthcare Applications.
Proc. ESTC 2010, 2010, Berlin, Germany, 13.-16. Sep. 2010.
33

[Wandelt und Möller 2010a] S. Wandelt und R. Möller.
Sound Summarizations for ALCHI Ontologies - How to Speedup Instance Checking and Instance Retrieval.
In Second International Conference on Agents and Artificial Intelligence (ICAART). INSTICC Press, 2010.
[Wandelt und Möller 2010b] S. Wandelt und R. Möller.
Distributed Island-Based Query Answering for Expressive Ontologies.
In Paolo Bellavista, Ruay-Shiung Chang, Han-Chieh Chao, Shin-Feng Lin, and Peter M. A. Sloot, editors,
Advances in Grid and Pervasive Computing, 5th International Conference, GPC 2010, Hualien, Taiwan, May
10-13, 2010. Proceedings, volume 6104 of Lecture Notes in Computer Science, pages 461–470. Springer,
2010.
[Wischhof et al. 2005] L. Wischhof, A. Ebner und H. Rohling.
Information Dissemination in Self-Organizing Intervehicle Networks.
IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 6, Num. 1, pp. 90-101, March 2005.
[Witt und Turau 2010] M. Witt und V. Turau.
Robust and Low-Communication Geographic Routing for Wireless Ad Hoc Networks.
Wireless Communications and Mobile Computing, 10(4):486-510, 2010.
34