Eine flexible und extrem stromsparende Kommunikation mit Lokalisierungsfähigkeiten hat das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen entwickelt. Mit der s-net genannten Kommunikationstechnik lassen sich vermaschte Funknetze realisieren, mit ausschließlich batteriebetriebenen Funkknoten.
s-net ist eine vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) entwickelte Technik für die extrem energiesparende Funkvernetzung von Objekten. Sie bildete in den letzten Jahren in immer mehr Projekten die Grundlage für die Interaktion zwischen Informationssystemen und der physischen Welt. In solchen cyber-physischen Systemen (CPS) können kontextbewusste Objekte über s-net ihre Anwendungs- und Umgebungssituation erfassen und übertragen, zusammen mit den Nutzern interaktiv beeinflussen und ihr Verhalten je nach Situation gezielt steuern. Die Integration kontextbewusster, vernetzter Gegenstände ebnet dabei den Weg für eine durchgängige Digitalisierung der Prozesssteuerung und damit für das IoT.
Die Funkkommunikationstechnik s-net bietet die kontinuierliche Erreichbarkeit aller Gegenstände über Funk, gepaart mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation und minimalem Energiebedarf.
Vergleich mit anderen Funkstandards
Die Kommunikationstechnik s-net schließt eine Lücke der existierenden Standards dort, wo viele mobile oder batteriebetriebene Funkknoten miteinander vermascht werden oder mit Server-Anwendungen Daten austauschen sollen. Typische Anwendungsgebiete sind Funknetzwerke in größeren Arealen oder funktechnisch schwierigen Umgebungen, bei denen sich der Anwender keine Gedanken über die Ausbringung oder Konfiguration der Netztopologie machen möchte, z.B.
Das typische Datenaufkommen eines s-net-Funkknotens liegt im Bereich Bytes pro Minute/Stunde/Tag. Damit gehört s-net zur Kategorie der Low Throughput Networks (LTN) mit Multi-Hop-Kommunikation. Folgende Eigenschaften zeichnen s-net aus:
Energiesparende Funkkommunikation
Die Stromaufnahme eines Funkknotens wird durch seine Sende- und Empfangsvorgänge dominiert. Existierende Standards für Funknetzwerke haben hier Einschränkungen, die verhindern, dass eine Multi-Hop-Kommunikation mit batteriebetriebenen Funkknoten praxistauglich realisiert werden kann. Dafür gibt es mehrere Gründe.
Idle Listening
Das „untätige Zuhören“ ist der Zustand eines Funkknotens, wenn er empfangsbereit den Kommunikationskanal abhört, obwohl keine Kommunikation stattfindet. Dieser Zustand liegt bei nahezu allen asynchronen Zugriffsmethoden nach dem Konkurrenzverfahren (CSMA – Carrier Sense Multiple Access) vor, da ein Empfänger potenziell jederzeit mit Datenpaketen rechnen muss. Solche Verfahren werden bei WLAN, IEEE 802.15.4 im sogenannten Unslotted Mode oder bei Bluetooth Mesh für Funkknoten mit Weiterleitungsmöglichkeiten verwendet. Die typische Stromaufnahme dauerhaft aktiver Empfänger liegt im Bereich etlicher mA, was im Batteriebetrieb eine Betriebsdauer im Bereich von Tagen bedeutet. Bei s-net wurden die Idle-Listening-Zeiten durch die Einführung kurzer Aktivitätszyklen zum Senden und Empfangen reduziert (Bild 1). Damit lassen sich Funkknoten realisieren, die im Batteriebetrieb viele Monate bis Jahre arbeiten, ohne die Batterie wechseln zu müssen.