IoT: So wollen Forscher das Internet der Dinge per Satellit ausweiten​

Ein neues Modell zur effektiveren Anbindung von Geräten ans Internet haben katalanische Wissenschaftler entwickelt. Sie wollen das Internet of Things (IoT) durch bessere Synchronisierung der Verbindungszeiten mit Satelliten unterstützen, konkret mit erdnahen Konstellationen wie Starlink, OneWeb und das geplante Kuiper. Aktuell sind geschätzt 15 Milliarden Objekte wie Autos, Bewässerungssensoren, Wetterstationen und autonome Drohnen Teil des Internets der Dinge. Bis 2030 soll sich diese Zahl verdoppeln. Eines der Haupthindernisse auf dem Weg dorthin: Viele der Geräte stehen an entlegenen Orten ohne Mobilfunk.

Als beste Lösung gelten dann Satellitennetzwerke. Doch oft bleiben aufgrund Besonderheiten auf beiden Seiten nur kurze Zeitfenster für den Datenaustausch, sodass ausgefeilte Abstimmung nötig ist. Guillem Boquet und Borja Martínez von der Wireless-Networks-Gruppe des interdisziplinären Instituts der Universitat Oberta de Catalunya (UOC) in Barcelona zeigen in einer jetzt veröffentlichten Studie Möglichkeiten zu verbesserter Koordination zwischen Objekten auf der Erde und erdnahen Satelliten (LEO für Low Earth Orbit).

Für die Nutzung dieser Trabanten spricht Boquet zufolge viel: "Sie benötigen weniger Sendeleistung, um eine zuverlässige Kommunikation zu erreichen." Das spart Energie, verlängert die Batterielebensdauer und reduziert damit Wartungskosten. Außerdem sind die Satellitenverbindungen günstiger als andere Anbindungen und bieten bessere Abdeckung.

IoT-Geräte sind in der Regel batteriebetrieben und verfügen über regelmäßige Schlaf- und Aktivitätsintervalle, um Energie zu sparen. Für diese Arbeitszyklen sind sogar eigene Standards etabliert. Da LEO-Satelliten aber nicht unbedingt ununterbrochene Abdeckung bieten, kommt es den Forschern zufolge zu kleinen, unregelmäßigen Kommunikationsfenstern. Entscheidend seien daher "fortschrittlichere Synchronisierungsstrategien", um passgenauen und zuverlässigen Zugriff sicherzustellen.

Erfolgreicher Test mit dem Mini-Satelliten Enxanet

Um die Ansprüche beider Seiten unter einen Hut zu bringen, ist eine Vorhersage der Verbindungsfenster erforderlich. Die Wissenschaftler haben ein Modell entwickelt, das Satellitenumlaufbahnen ausgehend von einem bekannten Ausgangspunkt berechnet. Dieser Ansatz hat aber seinen Preis: Die Berechnung braucht Energie, ebenso die Aktualisierung der Daten, falls die tatsächlichen Gegebenheiten abweichen. Ein erster Test der Lösung in einer realen Kommunikationssituation mit dem Nanosatelliten Enxaneta der katalanischen Regierung ist vielversprechend verlaufen: Die Satellitenzugriffsrate habe sich um bis zu 99 Prozent verbessert, was eine langfristige Netzwerkverbindung gewährleiste, berichten die Forscher. Gleichzeitig sei der Energieverbrauch minimiert worden.

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Als Nächstes möchte das Team die Kosten-Nutzen-Analyse der Implementierung des Modells unter Berücksichtigung verschiedener Anwendungen, Dienstnetzwerke, Arten von Satellitenkonstellationen, IoT-Geräten und Kommunikationsverfahren eruieren, dann energiesparende Modi vorschlagen und umsetzen. Mittelfristig soll sich die Lösung automatisch den Kommunikationsbedürfnissen und den sich ändernden Bedingungen nicht-terrestrischer Netzwerke anpassen.

(ds)