Energieeffiziente Empfänger in Sensornetzwerken

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1 Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Professur für Technische Informationssysteme Energieeffiziente Empfänger in Sensornetzwerken Dresden,

2 Motivation Wie kann man alle Geräte zu Hause miteinander verbinden? Was bieten bestimmte Techniken an? Gibt s Standards, die das ermöglichen? TU Dresden, Marcin Dörner Folie 2 von 21

3 Nur zu Hause? Diese Techniken kann man an vielen Orten anwenden TU Dresden, Präsentationsname XYZ Folie 3 von 21

4 Verlauf der Präsentation Worum geht s überhaupt? Einführung Technologien Bluetooth LE EnOcean DASH7 ONE-NET Z-Wave Welche Technologie ist am besten? Vergleich TU Dresden, Marcin Dörner Folie 4 von 21

5 Einführung Was sind energieeffiziente Empfänger? sehr geringer Stromverbrauch jahrelang funktionieren Kein oder ein kleiner Energiespeicher Wo braucht man sie? Intelligente Häuser Schwerzugängliche Stellen in Fertigungshallen Mobile Anwendungen TU Dresden, Marcin Dörner Folie 5 von 21

6 Bluetooth Low Energy (BLE) Für mobile Anwendungbereiche gedacht (Laptops, Handys, Fahrzeuge u.a.) Sicherheit CRC Summen + Data Whitening + Frequenz hopping Reichweite Datenrate Verschlüsselung Latenz Frequenz 50m ~ 200 kbit/s AES-128 tauglich < 3 ms GHz TU Dresden, Marcin Dörner Folie 6 von 21

7 Casio Bluetooth Low Energy Uhr Sendevorgang BLE TU Dresden, Marcin Dörner Folie 7 von 21

8 Zustandsdiagramm BLE TU Dresden, Marcin Dörner Folie 8 von 21

9 EnOcean kommt aus Bayern (Oberhaching) Geräte verfügbar, die keinen Energiespeicher brauchen Reichweite Datenrate Verschlüsselung Latenz Frequenz 300m ~ 125 kbit/s keine Wenige ms 868 Mhz TU Dresden, Marcin Dörner Folie 9 von 21

10 Geräte Sensoren Aktoren TU Dresden, Marcin Dörner Folie 10 von 21

11 Eigenschaften Sehr kurze Nachrichten (rund einer tausendstel Sekunde) das Senden von kurzen Funksignalen benötigt nur geringe Mengen an Energie Nachrichten werden mehrfach in verschiedenen Zeitabständen geschickt Bestätigung des Empfangs vorgesehen, wird aber in der Praxis nicht benutzt Bei 500 eng benachbarten Sender, die alle einmal pro Minute senden, werden zu mehr als 99,9% der Nachrichten empfangen. TU Dresden, Marcin Dörner Folie 11 von 21

12 DASH7 Nutzt eine bestimme Frequenz zur Übertragung von Daten Signal kann Wände, Beton und Wasser durchdringen Reichweite Datenrate Verschlüsselung Latenz Frequenz 10 m 2 km ~ kbit/s AES-128, RSA, andere 2 s 433 Mhz TU Dresden, Marcin Dörner Folie 12 von 21

13 Energieeffizient Große Reichweite Signal kann auch dicke Wände durchdringen Weltweit frei und verfügbar TU Dresden, Wenig Störungen 433 Mhz Marcin Dörner Kein Blickkontakt notwendig Folie 13 von 21

14 Wake Up Signal DASH7 TU Dresden, Marcin Dörner Folie 14 von 21

15 ONE-NET Nicht möglich Daten unverschlüsselt zu senden 25 Kanäle je 1 Mhz geben viel Raum zur Kommunikation Reichweite Datenrate Verschlüsselung Latenz Frequenz 60m 500 m Kbit/s XTEA2 8 ms 902 / 865 Mhz TU Dresden, Marcin Dörner Folie 15 von 21

16 Sicherheit Alle Daten, die gesendet werden, werden von 6 auf 8 Bit erweitert Clock synchronisation Data whitening Redundanz still operational Nachrichten Verwendung von Nonce Andere Verschlüsselungen möglich TU Dresden, Marcin Dörner Folie 16 von 21

17 Z-Wave Nicht möglich Daten unverschlüsselt zu senden 25 Kanäle je 1 Mhz geben viel Raum zur Kommunikation Reichweite Datenrate Verschlüsselung Latenz Frequenz 30m 9,6 oder 40 Kbit/s optional 1000 ms 902 / 865 Mhz TU Dresden, Marcin Dörner Folie 17 von 21

18 Sicherheit Geräte muss man im Netz anmelden Jedes Netz besitzt eine eigene ID Nachrichten werden mit dieser ID gekennzeichnet Verschlüsselung kann extra dazugefügt werden TU Dresden, Marcin Dörner Folie 18 von 21

19 Frequenzen 433 Mhz Frei, keine Einschränkungen 868 Mhz (Europa) 906 Mhz (USA) EU weites Gesetz: 1% einer Stunde darf gesendet werden Strahlungsleistung max 25mW Strahlungsleistung max 25mW 2.4 Ghz Strahlungsleistung max 100 mw Frequenzbereich: ,5 MHz TU Dresden, Marcin Dörner Folie 19 von 21

20 Vergleich Reichweite Bitrate Sicherheit Latenz Bluetooth LE EnOcean DASH ONE-NET Z-Wave TU Dresden, Marcin Dörner Folie 20 von 21

21 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! TU Dresden, Marcin Dörner Folie 21 von 21

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