Sensorennetze

Sensorennetze sind Netzwerke aus räumlich verteilten, autonomen Sensoren, die physikalische oder Umweltgrößen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Luftverschmutzung erfassen und die Messdaten über drahtlose Verbindungen an eine zentrale Station weiterleiten. Typischerweise bestehen Sensorennetze aus Sensorenknoten, die Sensing, Verarbeitung und Funkkommunikation vereinen, sowie einer oder mehreren Sammelstellen und ggf. einer Verbindung zum Internet. Viele Netze arbeiten selbstorganisiert in Mesh- oder Ad-hoc-Strukturen, wobei Daten oft erst dort aggregiert oder vorverarbeitet werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren.

Zu den Kerntechnologien gehören drahtlose Protokolle für geringe Reichweiten und niedrige Energieaufnahme, wie IEEE 802.15.4, Zigbee, Bluetooth Low Energy, 6LoWPAN oder LoRaWAN. Typische Architekturen verwenden flache oder hierarchische Topologien, mehrstufiges Routing, zeitliche Synchronisation und In-Network-Processing, um redundante Daten zu vermeiden und die Lebensdauer der Knoten zu verlängern.

Sensorennetze kommen in vielen Bereichen zum Einsatz: Umwelt- und Geowissenschaften, Landwirtschaft, Smart Cities, industrielle Automatisierung, Gesundheitsüberwachung und Sicherheit. Sie ermöglichen Echtzeit-Überwachung, Ereignis-Detektion, Langzeitdatenreihen und standortunabhängige Analysen, oft in Kombination mit Edge- oder Cloud-basierten Auswertungen.

Wesentliche Eigenschaften sind geringe Energieversorgung, begrenzte Rechenleistung und Speicher, fehlertolerante Kommunikation sowie Skalierbarkeit. Zu Herausforderungen zählen Energieverwaltung, Netz- und Datensicherheit, Datenschutz, zuverlässige Lokalisierung, Netzabdeckung in schwierigem Gelände und Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Technologien. Die Entwicklung konzentriert sich auf effizientere Protokolle, robuste Sicherheitskonzepte und integrierte Datenverarbeitung am Netzwerkrand.