Dezentralisierte Bedienstrategien und Wegfindungsmechanismen zur Garantie von Rechtzeitigkeit und Ausfallsicherheit in statischen drahtlosen Sensornetzen

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Drahtlose Sensornetze bilden eine Plattform für viele neue Anwendungen, bei denen in der Zukunft auch Echtzeitgarantien und Ausfallsicherheit eine Rolle spielen. Beispiele für solche Anwendungen liegen in den Bereichen Automatisierungstechnik, Gesundheitsüberwachung, seismische Überwachung, Kommunikation in Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen usw. Aufgrund der bekannten Schwachstellen der Funkübertragung wie Interferenzen, sich ändernde Kanaleigenschaften, Multihop-Kommunikation etc. stellen Echtzeitgarantien und Ausfallsicherheit Herausforderungen dar, die bislang noch nicht zusammen in einem Forschungsprojekt adressiert wurden. Dieses Vorhaben zielt darauf ab, verteilte Bedienstrategien und Wegelenkungsalgorithmen zu entwickeln, die auf der Basis der Kooperation von statisch angeordneten drahtlosen Sensorknoten Mindestanforderungen an Ausfallsicherheit und Rechtzeitigkeit für verteilte Anwendungen garantieren, die auf dieser Infrastruktur ausgeführt werden. Im Gegensatz zu aus der Literatur bekannten Ansätzen soll ein Top-down Ansatz verfolgt werden: Aus einem globalen Optimierungsproblem dessen Lösung in einem ersten Schritt erarbeitet wird, soll mit Hilfe von Dekompositionsmethoden ein lokales Optimierungsproblem mit Randbedingungen für jeden einzelnen Knoten entwickelt werden. Die Lösung dieses lokalen Problems soll im Zusammenspiel aller Knoten das globale Optimum approximieren bzw. im Idealfall erreichen. Das Zurückführen der Optimierung des Gesamtsystems auf lokale Subprobleme verspricht eine skalierbare Lösung verbunden mit einer erhöhten Robustheit gegen räumliche und zeitliche Lastvariationen sowie Knoten- und Linkausfälle. Hierfür ist ein Protokoll zu spezifizieren, das dem Knoten die nicht lokal verfügbaren Informationen zur Lösung des lokalen Optimierungsproblems zur Verfügung stellt. Das hieraus resultierende Systemverhalten wird in Simulationen mit der optimalen Lösung des globalen Optimierungsproblems verglichen.