Simulationsmodell für den Protokollentwurf von drahtlosen Sensor/Aktor-Netzwerken für die Fertigungsautomatisierung

Abstract:
Die Robustheit und Zuverlässigkeit eines Funksystems hängt maßgeblich ab von dessen Auslegung im Hinblick auf die charakteristischen Eigenschaften des zeitvarianten und frequenzselektiven Funkkanals der potenziellen Zielanwendung. Neben den Eigenschaften des Funkkanals spielt auch die Koexistenzfähigkeit zu anderen Systemen eine entscheidende Rolle. Im Fokus dieser Abhandlung steht die Entwicklung eines Kanalmodells zur Auslegung eines drahtlosen Sensor/Aktor-Netzwerkes für Anwendungen in der Fertigungsautomatisierung, insbesondere für die Entwicklung des Medienzugriffs. Entscheidend für die Güte des Kanalmodells sind die jeweiligen Modellparameter mit Hilfe derer die physikalischen, d. h. elektromagnetischen Gegebenheiten in ein Simulationsmodell abgebildet werden. Am besten lassen sich diese direkt aus Messungen extrahieren, die in der Umgebung der Zielanwendung gewonnen wurden. Eine Schwierigkeit hierbei ist, dass sich die möglichen Anwendungen in der Automatisierungstechnik bezüglich der geometrischen und elektromagnetischen Gegebenheiten von Fall zu Fall unterscheiden, sodass die mit Hilfe einer Messung gewonnenen Modellparameter immer nur einen, wenn auch möglicherweise repräsentativen Spezialfall darstellen. Um möglichst alle Anwendungsfelder in ihrer Allgemeinheit zu beschreiben, wurde deshalb ein statistisches Kanalmodell entwickelt, bei dem die Modellparameter innerhalb charakteristischer Grenzen variiert werden. Auf Basis des entwickelten Modells werden verschiedene Möglichkeiten des Kanalzugriffs dargestellt und ihre Leistungsfähigkeit bezüglich Paketfehlerraten, d.h. Zuverlässigkeit, miteinander verglichen.