Internet der Dinge

Grazer verbessern Sprache zwischen smarten Geräten

(Bild: stock.adobe.com)

Die Zahl smarter Produkte, die kabellos im sogenannten Internet der Dinge miteinander kommunizieren, steigt rasant. Das Universum der digital vernetzten Geräte könnte viele Annehmlichkeiten bieten, allerdings läuft nicht immer alles reibungslos: Oftmals nutzen die Geräte unterschiedliche Funktechnologien wie etwa WiFi, Bluetooth oder ZigBee, oder sie stören sich wegen der gleichen Funkfrequenz. Im schlimmsten Fall tut sich gar nichts, im weniger schlimmen kommt es zu verzögerter Datenübertragung, Datenverlust oder erhöhtem Energieverbrauch und niedriger Akku-Lebensdauer. Forscher der TU Graz haben daher nun ein System entwickelt, das diese „Sprachbarrieren“ überwindet und die direkte Kommunikation elektronischer Geräte mit unterschiedlichen Funktechnologien vereinfacht.

Die Experten vom Grazer Institut für Technische Informatik entwickelten in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt einen zwischengeschalteten Baustein, der den direkten Informationsaustausch zwischen handelsüblichen Geräten ermöglicht, die zwar unterschiedliche Funktechnologien, aber die gleichen Funkfrequenzen nutzen. Die Forscher haben sich dazu die zeitgesteuerten Energieimpulse („Energy-Bursts“) im Funkkanal zunutze gemacht, die von jedem smarten Gerät erzeugt und von den meisten erkannt werden können. Das entwickelte grundlegende Framework namens X-Burst sollen Firmen zukünftig einfach in die Betriebssysteme ihrer Produkte integrieren können.

„Wir senden standardkonforme Datenpakete unterschiedlicher Länge. Diese Pakete sind in ihrer Länge encodiert, das heißt, die Information ist in der Dauer der Pakete gespeichert. Die Empfangsgeräte überwachen den Energiepegel im Funkkanal und können dadurch die Pakete detektieren, ihre Dauer bestimmen und schlussendlich die darin enthaltene Information extrahieren“, erklären Rainer Hofmann und Hannah Brunner mit wenigen Worten die komplizierte perfekte Abstimmung von Sender und Empfänger.

Carlo Alberto Boano und Hannah Brunner

(Bild: Lunghammer/TU Graz)

Weniger Störungen, besserer Energieverbrauch
Das Grazer Forscherteam, zu dem auch noch Carlo Alberto Boano zählt, hat sich in erster Linie auf den Datenaustausch im lizenzfreien 2,4-GHz-Band konzentriert. Dieser Bereich wird von vielen Funkstandards benutzt - so auch von den gängigsten Technologien WiFi, Bluetooth (Low Energy) und ZigBee -, die im Zentrum der Untersuchungen standen. Mit dem vom Grazer Team entwickelten prototypischen Framework sei die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Funktechnologien bereits möglich - ohne dass, wie derzeit bei Geräten mit unterschiedlichen Funktechnologien notwendig, teure und unflexible Gateways zwischengeschaltet werden müssen, wie die Forscher betonen.

Die Innovation ermögliche zugleich die Synchronisation der Systemuhren der verschiedenen Geräte, wodurch diese zeitgleich bestimmte Aktionen ausführen können. Indem alle Geräte ihre verwendeten Frequenzen untereinander kommunizieren und dementsprechend anpassen können, würden sich zudem technologieübergreifende Störungen minimieren und die Zuverlässigkeit und der Energieverbrauch der Geräte verbessern. Die Gruppe arbeitet bereits an einem neuen Prototypen, der die Vorteile von X-Burst in einem tatsächlichen Smart-Home-Szenario demonstrieren und verdeutlichen soll.