Eine der größten Hürden bei der Entwicklung von drahtlosen Sensornetzen – da sind sich die Experten einig – stellt die Energieversorgung der einzelnen Knoten dar. „Prototypisch können wir die Hardware bereits bauen. Allerdings stehen wir noch vor praktischen Schwierigkeiten“, so dazu Kay Römer vom Institut für Pervasive Computing an der ETH Zürich.
Beispiele BTnodes und Specks
Römer und seine Kollegen in Zürich haben in Kooperation mit den Universitäten aus Lancaster und Karlsruhe und Partnern aus Schweden und Finnland „BTnodes“ entwickelt, eine Plattform für Sensornetze, deren Sensorknoten ähnlich wie die Smart Dust Motes aus Berkeley konzipiert sind. Zusammen mit der notwendigen Software werden „BTnodes“ anderen Forschungslaboren zur Verfügung gestellt, die die Motes je nach Eigenbedarf mit bestimmten Sensoren bestücken und konfigurieren können – eine Art Baukasten für Sensornetze.
Auch an der University of Edinburgh arbeitet man an einem eigenen Konzept des intelligenten Staubs. Hier heißen die Sensorknoten „Specks“, bald sollen sie sogar ganze „Specknets“ bilden und das drahtlose „speckled Computing“ ermöglichen. „Jeweils nur einen Kubikmillimeter groß, werden sie im Haushalt, in Supermärkten, in der Kleidung oder im Spielzeug zum Einsatz kommen und nach Gewicht und Farbe – gelb für Temperatur, schwarz für Luftdruck“ – verkauft werden“, so prophezeit es D. K. Arvind, Professor an der School of Informatics in Edinburgh.
Bisher werden sowohl Specks als auch Smart-its durch Batterien mit Strom versorgt – die „Staubkörnchen“ wirken deshalb noch ziemlich klobig. Smart-its sind mehrere Kubikzentimeter groß und werden meist durch Lithium-Batterien oder extern mit Strom versorgt. Die Prototypen der Specks entsprechen der Größe eines 2-Pence-Stücks – oder der einer Knopfzelle, die für Stromzufuhr sorgt.
Alternative Energiequellen gesucht
Die Zukunft sehen Römer und Arvind deshalb in alternativen Energiequellen, denn auch Batterien sind irgendwann leer und müssen gewechselt werden. Sensorknoten sollen ihre Energie möglichst mittels Photovoltaik, aus Temperaturunterschieden, durch Akustik, Vibrationen oder Bewegung gewinnen, Erst kürzlich haben Forscher von der Cornell-Universität in New York einen winzigen Stromgenerator vorgestellt, der die kinetische Energie von radioaktiven Dünnfilmen nutzt, und zur Stromversorgung von Sensorknoten verwendet werden soll.
Tagesablauf für Sensoren
Egal ob Batterie, Solarzelle oder Nano-Atomkraftwerk – sicher ist, die Sensoren müssen Strom sparen. Damit die Sensoren Energie nicht unnötig verbrauchen, indem sie Daten sammeln oder versenden, wenn sie gar nicht benötigt werden, haben schon die Informatiker aus Berkeley für ihren Smart Dust ein Konzept zum Stromsparen entwickelt, das noch immer verwendet wird.
Es sieht für Sensoren einen Tagesablauf vor, der aus Wach- und Schlafphasen besteht. Erst wenn Daten gesammelt oder versendet werden sollen, wachen die Motes auf. Nachdem alle Prozesse erledigt sind, gehen sie wieder schlafen.
Dieser „Terminkalender für Sensoren“ funktioniert allerdings nur, wenn alle Sensoren nach der gleichen Uhrzeit arbeiten. Die zeitliche Synchronisation aller Knoten eines Sensornetzes ist entscheidend, damit nicht das gesamte Sensornetz aus dem Takt gerät. Sie kann sogar überlebenswichtig sein, wenn die Sensoren aufgrund mangelnder Abstimmung Gefahr laufen, kritische Alarmsituationen wie Brände oder Herzinfarkte zu verpassen.
Stand: 31.03.2006
