26/11/2014 - UPV/EH-Forscher untersuchen die Leistung der Bluetooth-Netzwerke

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Technologie Bluetooth ist der am weitesten verbreitete drahtlose Kommunikationsstandard. Eine seiner Anwendungen ist die Schaffung elektronischer Sensornetze.

Forscher Forschungsgruppe für elektronisches Design Die UPV/EHU haben die Leistung der Bluetooth-Netze untersucht und die Verzögerungen bei der Übermittlung der Informationen gemessen. Die schnelle und effiziente Übermittlung der erhaltenen Informationen ist für einen Sensor von entscheidender Bedeutung, um seine Funktion zu erfüllen.

"Angenommen, wir brauchen ein System zur Überwachung von Lebenszeichen in einem Seniorenheim, ein drahtloses System. Unter Verwendung des eingesetzten Standards verbinden wir die Sensoren, die über Bluetooth kommuniziert werden. "Die älteren Bewohner tragen diese Sensoren mit sich, die dazu dienen, ihre Körpertemperatur, die Anzahl der Pulse usw. zu messen und diese Daten in der Krankenstation zu sammeln," so Josu Etxaniz Marañón. "Die Zeit ist ein kritischer Faktor in einem solchen Netz, und das Intervall zwischen der Messung der Pulse einer Person und dem Empfang dieser Daten muss so gering wie möglich sein," fügt er hinzu. Etxaniz, Mitglied der UPV/EHU-Forschungsgruppe für elektronisches Design, hat die Übertragungszeiten und Verzögerungen der Bluetooth-Netze analysiert.

"Der Bluetooth-Standard kann auf unterschiedliche Weise funktionieren," betont Etxaniz. "In einer dieser Verbindungen sind die Verbindungen zwischen Knoten dauerhaft geöffnet. Diese Knoten (so genannte "Gateway-Knoten") erfassen und übermitteln die Informationen." In anderen Formen der Arbeit hingegen werden diese Knoten von Zeit zu Zeit ausgeschaltet, wenn sie nicht arbeiten. "Der Energieverbrauch ist in diesen Modi geringer, am besten geeignet für die Fälle, in denen Knoten nicht dauerhaft an das Netz angeschlossen werden können," erklärt der Forscher. Etxaniz hat diese Arbeitsmodi studiert und verglichen, um herauszufinden, wie sie die Übertragungsgeschwindigkeit der Informationen beeinflussen, wenn sie im Netzwerk arbeiten.

Zu diesem Zweck hat die Forschungsgruppe eine Hardware-Plattform mit speziellen Karten entwickelt, die über Bluetooth kommuniziert werden und Netzwerke bilden. "Wir haben die Daten von einem Ende des Netzes zum anderen übertragen und dann haben wir sie zurückgebracht," sagt Etxaniz. Bei Multistop-Systemen (die von Etxaniz analysiert werden) werden die Daten über mehr als einen Knoten auf dem Weg zum "Meta" weitergegeben.

Der Forscher hat zahlreiche Tests an den Plattformen durchgeführt, indem er Parameter änderte, die sich auf die zeitliche Leistung auswirken könnten: Arbeitsweise der Verbindungen zwischen Knoten, Art des Datenpakets, das von dem für die Kommunikation verwendeten Standard usw. zugewiesen wurde. Zusätzlich zu den Plattformen hat sie zwei spezifische Methoden entwickelt, um Informationen über die Zeit zu sammeln. Darüber hinaus hat er das Verhalten der Bluetooth-Standard-Gateway-Nodes sowie die Auswirkungen der Datenverarbeitung und der Kommunikationsarbeiten auf die allgemeine Verzögerung bestimmt. "Eins der Ergebnisse, die uns am meisten aufgefallen sind, war die Feststellung, dass die kleinste Verzögerung nicht eintritt, wenn die Knoten dauerhaft aktiv sind; andererseits variiert diese Verzögerung von einem Sprung zum anderen," betont Etxaniz. In dieser Arbeitsweise ist die Verzögerung eine parabolische Tendenz. Laut Etxaniz ist es von entscheidender Bedeutung, diesen Faktor zu berücksichtigen, damit Bluetooth-Netze wirksam sind.

Die wissenschaftliche Literatur hat viele Seiten der Bluetooth-Technologie gewidmet, aber die zeitliche Leistungsfähigkeit der Gateway-Knoten auf Hardware-Plattformen wurde sehr wenig untersucht. Bisher wurden keine empirischen Modelle veröffentlicht, die auf Hardwareplattformen (Labor- oder "tatsächliche Welt") zur Vorhersage der Verzögerungszeit von Multistop-Netzwerken verglichen wurden. Das empirische Modell (das erste Modell) aus der Analyse der Ergebnisse der UPV/EHU-Forschungsgruppe für elektronisches Design schlägt die wichtigsten Gleichungen für die Vorhersage der zeitlichen Verzögerungen vor. Laut Etxaniz gelten "die analysierten Trends und die angewandte Analysemethode für jedes Bluetooth-Netzwerk."

Weitere Informationen

Josu Etxaniz Marañón (Santurtzi, 1972) ist Professor für Ingenieurwesen, Professor an der Technischen Hochschule für Ingenieurwesen in Bilbao (UPV/EHU) und Forscher an der Abteilung für Elektronik. Etxaniz hat seine Dissertation ("Studie über die Zeitleistung von Multistop-WLAN-Netzwerken mit Bluetooth-Technologie') in der Forschungsgruppe für elektronisches Design der UPV/EHU (GDE) unter der Leitung von Gerardo Aranguren Aramendia, Professor der UPV-EHU.

Referenzen

1. Etxaniz, J., Aranguren, G. &Gude, J.J., 2006, Proposal of health care monitoring by wireless ad-hocnet working, ITI 4th International Conference on Information&Communications Technology, ICICT, IEEE, ISBN 0-7803-9770-3.

2. Etxaniz, J., Alonso, A. & Aranguren, G., 2010, Influence of the distance between Bluetooth 2.0 nodes and their link mode with the communication delay, Third International Conference on Advances in Circuits, Electronics and Micro-Electronics, CENICS, IEEE, 12-16. (premiado como uno de los mejores artículos).

3. Etxaniz, J. & Aranguren, G., 2010, Delay Time Analysis in Bluetooth 2.0 Wireless Networks, Proc. 8th International Conference on Computing, Communications and Control Technologies.

4. Ortiz, J., Monje, P.M., Zabala, N., Arsuaga, M., Etxaniz, J. & Aranguren, G., 2013, New proposal for bogie-mounted sensors using energy harvesting and wireless communications, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 0954409713495017.

5. Etxaniz, J., Monje, P.M. & Aranguren, G., 2014, Methodology for the analysis of the master-slave gateway in an implemented scatter net, Review of Scientific Instruments, 85.

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