In manchen IoT-Anwendungen müssen viele Sensoren einfach, kostengünstig und effektiv vernetzt werden. Dabei kann die zu überwindende Distanz stark variieren, von einigen Metern bis hin in den Kilometerbereich. Um zusätzlichen Verdrahtungsaufwand einzusparen, ist es zweckmäßig, die benötigte Energie über das Bussystem zu verteilen.
Der Einsatz eines Bussystems für die Übertragung von Energie- und Kommunikationsdaten gehört, auch über große Distanzen hinweg, zum industriellen Standard. Die aktuell verfügbaren Bussysteme erfüllen die Anforderungen in einfacher Integration, Energieübertragung, Verdrahtungsaufwand und niedrigen Kosten nicht vollumfänglich. Um dieser Lücke zu begegnen, wurde nun ein neues System entwickelt.
Thomas Forster setzte im Rahmen einer Projektarbeit im Masterstudiengang Electrical and Microsystems Engineering (MEM) der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) eine Arbeit von Christian Seebauer, die 2018 unter dem Titel „Local Sensor Interconnect“ erschienen war, fort. Dieser hatte das Bussystem mit einem zentralen Zugriffsverfahren erstmals realisiert. Betreuer der Projektarbeit war Prof. Dr. Martin Schubert.
Der zentrale Zugriff wurde durch eine dezentrale Organisation ersetzt. Ein Master-Knoten ist nicht mehr erforderlich. Stattdessen kann jeder Busteilnehmer gleichberechtigt auf das System zugreifen. Die Notwendigkeit dessen begründet sich in der einfachen Integration der Knoten und der effektiveren Nutzung des Kommunikationsmediums. Zusätzlich wird weniger Energie verbraucht, da zyklische Abfragen aller Knoten vollständig entfallen.
Gleichzeitiges Senden möglich
In einem dezentralen Bussystem können viele Busteilnehmer gleichzeitig senden. Ohne ein Arbitrierungsverfahren werden die Datensignale mit beliebiger Phasenverschiebung überlagert. Dies würde dazu führen, dass die übertragenen Informationen verloren gehen. Zur Lösung dieses Problems wurde die Carrier Sense Multiple Access Methode mit Kollisionsvermeidung (CSMA/CA) implementiert, die in einer Arbeit von 2008 (siehe M. A. Dye, R. McDonald, A. W. Rufi: Netzwerkgrundlagen: CCNA exploration companion guide, Pearson Deutschland GmbH) bereits beschrieben war.
Aufgrund der Busarchitektur erhält jeder Teilnehmer jedes auf dem System gesendete Paket. Allerdings beginnt nur der richtige Knoten mit der Dekodierung und Verarbeitung der Daten. Dies geschieht durch die Identifizierung jeder Station mit einer eindeutigen Adresse. Diese dient zusätzlich zur Identifikation des Quittiersignals nach dem erfolgreichem Empfangsvorgang.
Vergleiche dazu folgende Publikationen:
- C. Seebauer, LSI: Local Sensor Interconnect, Regensburg: OTH Regensburg, 2018.
- M. A. Dye, R. McDonald and A. W. Rufi, Netzwerkgrundlagen: CCNA exploration companion guide, Pearson Deutschland GmbH, 2008.
