Sensornetzwerks

Sensornetzwerke sind räumlich verteilte, kooperierende Systeme aus Sensoren, die Umweltparameter erfassen, verarbeiten und Daten an eine zentrale Stelle weiterleiten. Typisch bestehen sie aus Sensor-Knoten, einer oder mehreren Gateways bzw. Basestationen sowie ergänzender Infrastruktur wie Routern oder Servern. Die Knoten sind in der Regel stromsparend, verfügen über begrenzte Rechenleistung, Speicher und Funkkommunikation und arbeiten oft im energiesparenden Modus, um die Lebensdauer von Batterien oder anderen Energiequellen zu verlängern.

Architektur und Betrieb: Sensoren sammeln Messwerte, führen lokale Vorverarbeitung durch und senden sie an Gateways, häufig über Mesh- oder Multi-Hop-Netzwerke. Je nach Anwendung kann der Betrieb zeitgesteuert, ereignisbasiert oder adaptiv erfolgen. In-netzwerk-Verarbeitung, Datenaggregation und Kompression reduzieren den Kommunikationsaufwand und die Latenz.

Netzwerkprotokolle und Sicherheit: Der Transport nutzt Funkstandards wie IEEE 802.15.4, Zigbee, Bluetooth Low Energy oder 6LoWPAN, oft mit IP-basierten Protokollen über Router. Routing-Protokolle wie RPL unterstützen das Routing in flachen oder baumartigen Strukturen. Für IoT-Anbindungen kommen CoAP oder MQTT-SN zum Einsatz. Sicherheitsaspekte umfassen Verschlüsselung, Authentisierung und Schlüsselmanagement; die Sicherheit bleibt jedoch eine Herausforderung durch begrenzte Ressourcen und Risiken der Knotenkompromittierung.

Anwendungen: Umwelt- und Landwirtschaftsüberwachung, Industrieautomation, Gebäudesteuerung sowie Smart City, Gesundheits- und Habitat-Monitoring, Katastrophenüberwachung und Indoor-Positionierung.

Herausforderungen und Entwicklungen: Hauptaspekte sind Energieeffizienz, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, Datensicherheit und Interoperabilität. Zukünftige Trends umfassen Edge-Computing, Sensorfusion, erneuerbare Energiequellen, adaptives Duty-Cycling und lernbasierte Optimierung auf Knoten- oder Netzebene.