Materialintegrierte Sensorische Systeme

Sensornetzwerke

(Distributed Sensor Networks DSN)

Ein verteiltes Sensornetzwerk besteht aus einer Menge von Sensor Knoten N={n₁,n₂,…}, die in einem Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind.
Ein Sensorknoten besteht aus:
- Einer Menge von Sensoren S={s₁,s₂,…}, wenigstens einem Sensor s (inkl. virtuellen),
- Analoger Signalverarbeitung inkl. ADC A={a₁,a₂,…}
- Digitale Signal- und Datenverarbeitungeinheiten P={p₁,p₂,..} und Speicher M={m₁,..}
- Kommunikationsmodule C={c₁,c₂,…},
- Energieversorgung und Managementmodule E={e₁,e₂,..}

Verteilte Sensornetzwerke unterscheiden sich von klasschischer Datenverarbeitung
DSN können räumlich und zeitlich verteilt sein - ohne zentralen Rechner
Das Netzwerk selber ist der Rechner - eine virtuelle Maschine

niedrige Kosten
zuverlässig und robust gegen Störungen (Kommunikation, Energie, Ausfall von Knoten)
Autonomie eines Sensorknotens
schnelle Antwortzeit (Latenz)
Eignung für echtzeitfähige datenstrombasierte Verarbeitung
lange Betriebszeiträume
Kombination von verschiedenen senorischen Größen zu neuen Informationen, die durch einen einzlnen Sensor bzw. Sensorknoten nicht verfügbar wären → Daten- und Sensorfusion
Erhöhter Datendurchsatz durch nebenläufige Datenverarbeitung der einzelnen Sensorknoten
Redundanz und Fehlertoleranz durch komplimentäre Gruppenbildung und Wettbewerb sowie Kooperation von Sensorknoten
Zeitliche Synchronität → Synchronisation von Uhren

Die Hauptaufgabe eines DSN ist die Sammlung und Verarbeitung sensorischer Daten
Eingabe, Berechnung, Kommunikation, und Programmierung müssen zusammenhängend und nicht unabhängig betrachtet werden à Entwurf eines Systems
Für jeden dieser Bestandteile gibt es unterschiedliche Teilaspekte und Variationen, die die Struktur und die Performant des gesamten DSN bestimmen.

Funktion: Die Funktion beschreibt die grundlegenden Operationen und Fähigkeiten des DSN.
Implementierung: Die Implementierung beschreibt die Methoden mit denen die Funktionen erfüllt werden können.