Neuentwicklung des Fraunhofer ESK

Low Energy Radio Stack lässt Maschinen energiesparend kommunizieren

21. Mai 2012, 08:37 Uhr   |  Karin Zühlke

Low Energy Radio Stack lässt Maschinen energiesparend kommunizieren
© Fraunhofer ESK

Der kompakte Low Energy Radio Stack ist auf Applikationen mit sehr geringem und sporadischem Kommunikationsaufkommen zugeschnitten und stellt gleichzeitig wenig Ansprüche an das System.

Der vom Fraunhofer ESK entwickelte Low Energy Radio Stack ist für die M2M Kommunikation von Applikationen konzipiert, die lange Batterielaufzeiten benötigen und nur sporadisch und in geringem Umfang Daten senden. Gut kombinierbar ist der Stack auch mit Energy Harvesting Verfahren.

Der Stack benötigt deutlich weniger Speicherplatz als Standard-Stacks und kann so mit günstiger Hardware auch in großer Stückzahl eingesetzt werden.

Der kompakte Low Energy Radio Stack ist auf Applikationen mit sehr geringem und sporadischem Kommunikationsaufkommen zugeschnitten und stellt gleichzeitig wenig Ansprüche an das System. Somit kann er auf einer günstigen Hardware eingesetzt werden, was die Gesamtkosten des künftigen Produkts senkt. Zudem benötigt er keine Spezial-Hardware. Die Wissenschaftler der Fraunhofer ESK haben mit dem Low Energy Radio Stack eine Softwarebibliothek entwickelt, die besonders auf einen niedrigen Energie- und Ressourcenverbrauch ausgerichtet ist. Dadurch können die Wartungsintervalle zum Batteriewechsel verlängert bzw. kleinere Batterien eingesetzt werden. Aktuelle Standards wie IEEE 802.15.4 (ZigBee, Wireless HART, 6LoWPAN) und IEEE 802.15.1 (Bluetooth, WSAN-FA) sind noch nicht umfassend auf Energieeffizienz optimiert.

Der Low Energy Radio Stack besteht aus einem Netzwerkmanagement, einem energieeffizienten MAC Protokoll sowie einer Hardware-Abstraktionsschicht. Die Middleware unterstützt ein selbstorganisierendes Netzmanagement, was Selbstkonfiguration, die Selbstheilung und den Selbstschutz erlaubt. Unterstützt wird eine Stern-Topologie, bei der redundante Links möglich sind. Das MAC Protokoll nutzt die Energiesparfunktionen der Hardware und unterstützt die asynchronen Verfahren XMAC, BMAC und Zyklische Abfrage.

Die Hardware-Abstraktionsschicht macht den Protokollstack unabhängig von der Hardware-Plattform und sorgt sofür eine Wiederverwendbarkeit des Low Energy Radio Stacks. Durch die Hardware-Abstraktionsschicht ist der ESK-Stack unabhängig vom Tranceiver, wodurch Applikationen abhängig von der Anforderung an Reichweite und die Übertragungsrate das entsprechende Frequenzbandnutzen können.

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