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Kommunikation und Apps

Projektleitung

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Foto: Natur 4.0

Prof. Dr.-Ing. Ralf Steinmetz
Universitätsprofessor

Multimedia Kommunikation | Elektrotechnik und Informationstechnik | TU Darmstadt

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Foto: Natur 4.0

Prof. Dr.-Ing. Bernd Freisleben
Universitätsprofessor

Verteilte Systeme | Fachbereich Mathematik/Informatik | Philipps-Universität Marburg

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Team

Julian Zobel
Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Multimedia Kommunikation | Elektrotechnik und Informationstechnik | TU Darmstadt

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Patrick Lieser
Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Multimedia Kommunikation | Elektrotechnik und Informationstechnik | TU Darmstadt

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Ausgangsbasis

Die hochauflösenden Sensorboxen (SN1) erfordern effiziente und angepasste Kommunikationsmechanismen zur Übertragung der Daten an die zentrale Datenbank (UM1). Gleichzeitig verlangt die Mobilität und Planbarkeit der Bewegung die Realisierung von Konzepten der opportunistischen Kommunikation mittels heterogener Funktechnologien. Bisherige Arbeiten adressieren entweder homogene Szenarien in Bezug auf die zu übertragenden Daten oder Szenarien ohne mobile Sensorplattformen.

Ziele

  1. Konzeption und Realisierung einer Anbindung der Sensorboxen (SN1) mit heterogenen Funkschnittstellen an das Internet und damit den Projektbereich UM, was auch mobile Anwendungen für bürgerwissenschaftliche Aktivitäten beinhaltet.
  2. Konzeption und Entwicklung von Mechanismen zur direkten Kommunikation der Sensorboxen untereinander, wobei hier zwischen ortfesten und mobilen Knoten (opportunistischen Verbindungen) unterschieden werden muss.
  3. Integration und Koordination von Mechanismen zur verteilten Verarbeitung von Sensordaten auf Basis der domänenspezifischen Anforderungen an ein Naturschutzmonitoring (Projektbereich ÖP).
  4. Experimentelle Evaluation des Kommunikationsnetzes begleitend zum Projektverlauf in Simulationen und in der Praxis (mit SN1).

Arbeitsprogramm

Die Anforderungen an das Kommunikationssystem ergeben sich aus den verfügbaren Ressourcen und Sensor-/Plattformkombinationen. Die Übertragung an die zentrale NatDB (UM1) wird zunächst über dedizierte Gateways ohne Berücksichtigung von Mobilität und verfügbaren Energieressourcen realisiert. So können frühzeitig die Messungen mit den Anforderungen im Projektbereich ÖP bzw. UM verglichen und Potenziale für eine Vorverarbeitung der Daten im Netzwerk identifiziert werden. Zur energieeffizienten Datenübertragung wird im nächsten Schritt die direkte Kommunikation mit der NatDB durch dezentrale, heterogene Funktechnologien ersetzt (z.B. LoRA für kleine Datenmengen und ZigBee für größere Volumen). Stationäre Baumboxen (ÖP1) werden dabei als leistungsstärkere Verarbeitungs- und Weiterleitungsknoten im Kommunikationssystem eingesetzt. Einzelne Kommunikationsinseln werden durch planbare Fahrten der Rover und die von Bürgern verwendeten mobilen Anwendungen (SN3) zu einem verzögerungs- bzw. unterbrechungstoleranten Netzwerk verbunden. Weniger leistungsstarke Sensorboxen (z.B. Vogelbox) nutzen diese stationären Knoten zur opportunistischen Weitergabe von Informationen. Dabei dienen die domänenspezifischen Erkenntnisse zur Relevanz von Sensordaten als Basis für eine Filterung und energieeffiziente Verarbeitung der Daten im Netzwerk. In Zusammenarbeit mit SN3 wird zudem untersucht, inwiefern auch Smartphones einzelner Bürger als Gateways zu NatDB fungieren können, und hierfür Apps entwickelt.