Laser-Show oder Funkkontakt?

Eine der wichtigsten Eigenschaften drahtloser Sensornetze ist die Fähigkeit der Sensorknoten, untereinander Informationen auszutauschen, ohne dass sie per Kabel miteinander verbunden sind.

Die winzigen Smart Dust Motes aus Berkeley nutzen das gleiche Prinzip wie schon die griechischen Seefahrer im 5. Jahrhundert v. Chr.: die optische Kommunikation mithilfe von Spiegeln. Während jedoch den Griechen die Sonne als Lichtquelle zur Verfügung stand, kommen bei den Motes Laser zum Einsatz.

Morse-Code mit Laserstrahl

Spiegelanordnung auf einem Smart Dust Mote © UCA Berkeley

Laserstrahlen sind dabei die „Boten“ für die Informationen zwischen den Sensorknoten. Sie werden beim Senden mit den zu übertragenden Informationen „beladen“, die der empfangende Sensor entschlüsseln kann. Durch winzige bewegliche Spiegelsysteme lässt sich der Laser kodieren und gleichzeitig zu dem Sensorknoten ausrichten, der die Information erhalten soll.

Die optische Kommunikation per Laser in dieser Baugröße ist jedoch noch im Versuchsstadium. Denn die Zielgenauigkeit der Laser hat längst nicht die Präzision, die nötig ist, um damit ein großes Netzwerk mit vielen Motes, die teilweise sehr dicht beieinander liegen, zu betreiben. Soll zudem jeder Sensorknoten in der Lage sein, seine eigenen Laser zu produzieren, wird wieder sehr viel Energie benötigt.

Funktechnik mit Radiowellen

Schema der optischen Kommunikation, © UCA Berkeley

Deshalb ist die derzeit favorisierte Kommunikationsform innerhalb von Sensornetzen die Funktechnik. Doch auch die ist nicht unproblematisch. Es gibt bereits eine ganze Reihe von Funkstandards, die theoretisch auch für Sensornetze einsetzbar wären. Bluetooth, ZigBee und WLAN gehören dazu, Techniken, die bisher vor allem dafür gedacht sind, Computer ohne Kabelsalat mit mobilen Kleingeräten wie Handys und PDAs oder in naher Zukunft auch Haushaltsgeräte wie Fernseher, Kühlschränke, Bügeleisen oder Wasserkocher miteinander zu vernetzen. Auch die Mobilfunkstandards GSM (Global System for Mobile Communications), auf dem der Mobilfunk in Deutschland beruht, und das viel diskutierte UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) sind für die drahtlose Kommunikation entwickelt worden.

Ideallösung fehlt

Alle diese Standards beruhen auf dem gleichen Prinzip: Sie transportieren Daten mithilfe von Radiowellen, nur auf unterschiedlichen Wellenlängen und mit unterschiedlichen Bandbreiten. Keine Technik scheint jedoch bisher ideal für „intelligenten Staub“ geeignet. Entweder ist sie zu teuer für die Massenproduktion, hat eine zu geringe Reichweite, funkt mehr Informationen als nötig oder verbraucht schlicht zu viel Energie.

Das babylonische Sprachgewirr wird noch größer, weil verschiedene Forschergruppen, eigene Funkstandards entwickeln, die genau ihren Anforderungen entsprechen.

Hüpfende Datenpakete

Multihop im Halmaprinzip © www.pixelquelle.de

Was beide Kommunikationstechniken können müssen, sowohl die optische als auch die per Funk, ist die sichere Weitergabe der Daten über große Distanzen. Da nicht immer Sichtkontakt zwischen Absender- und Ziel-Sensorknoten besteht, oder beide Motes nicht immer in unmittelbarer Funkreichweite liegen, kommt das so genannte Multihop-Verfahren zum Einsatz. Dabei werden die Datenpakete von einem Sensorknoten zum nächstliegenden gesandt, von dort zum übernächsten und so weiter, bis der Ziel-Empfänger erreicht ist.

Stand: 30.03.2006