Sensornetze - Sinne der Zukunft

Das Erfassen von Sensordaten ist die Grundlage für automatische Ökonomie der Zukunft, sämtliche Steuersysteme müssen Informationen zum Status Quo erhalten um entsprechend reagieren zu können.

Mittels verteilter drahtloser Sensoren können Messungen in Bereichen oder ganzen Arealen wie bspw. ein Stadtviertel vorgenommen werden. Diese einzelnen Messstellen erfassen Informationen zu Daten wie Temperatur, Feuchtigkeit, Licht, Gaskonzentrationen, Vibrationen, usw., dazu kommen „Klassiker“ wie Sensoren zum Öffnen und Schließen von Türen oder Fenstern und einfache Bewegungsmelder.

Anwendung solcher Sensornetze gibt es vor allem im Bereich Sicherheit, der industriellen Fertigung, der Supply Chain aber auch bei Gebäuden der Zukunft oder den großen Teilsystemen einer Smart City wie Energie, Mobilität, Logistik und Entsorgung.

Derzeit sind die meisten Sensornetze kabelgebunden, zentralisiert und leicht angreifbar, beispielsweise müssen Überwachungskameras ihre Daten zur Auswertung in die Zentrale leiten. Genau hier liegt ein großer Nachteil dieser sogenannten Sternvernetzung, jedes Endgerät muss sich mit dem zentralen Master Gerät direkt verbinden. Der Aufwand für die Schaffung einer solchen Infrastruktur ist immens kostenintensiv und wird daher nur für die wichtigsten Aufgaben wie einer Videoüberwachung von sensiblen Bereichen realisiert.

Die Vision eines zukünftigen drahtlosen Sensornetz ist es, eine Art Sinnesorgan von Gebäuden, Industrieanlagen und Städten zu werden und dafür so viele Daten wie möglich zu erfassen. Um die erhobenen Daten in Zukunft automatisch, fälschungssicher, komfortabel, ressourcensparend und dezentral speichern zu können, sind eine Vielzahl automatisierter Abläufe nötig.

IOTA bietet mit seiner Technologie in Zukunft ein Kommunikationsprotokoll für die Anforderung an solchen drahtlosen Sensornetzen an. Insbesondere die Entwicklung von dem Iota-controlled-agent (Ict), dem Economic Clustering (EC) und dem Masked-Authenticated-Messaging (MAM) scheinen wie geschaffen für dieses Vorhaben. Ict und EC werden für Ressourcenarme Kleinstgeräte mit einer lokalen Transaktionsverarbeitung im IoT entwickelt, sie könnten eine energiesparende Grundlage für derartige Sensornetze sein. Das Masked Authenticated Messaging ermöglicht es Sensoren und anderen Geräten, ganze Datenströme zu verschlüsseln und diese sicher im Tangle zu verankern. Nur autorisierte Personen können diese Datenströme lesen und rekonstruieren. Darauf aufbauend ist ein „Pay-per-Use“ Modell denkbar: Jeder Interessent könnte per IOTA-Token den aktuellen Kryptoschlüssel eines Sensors kaufen und dann erst dessen Sensordaten lesen.

Ein Vorteil eines solchen Netzes liegt darin, dass die Nodes bzw. die einzelnen Sensoren (Clienten) mit der dazugehörigen Funkübertragung, sich selbst organisieren und die erfassten Sensordaten mittels Gossip Protokoll weitergegeben und im Tangle fälschungssicher verankern. Ein weiterer Vorteil in einer solchen redundant ausgelegten Netzstruktur ist, dass problemlos weitere Nodes oder Sensoren kostengünstig integrieret werden können.

Des Weiteren wird LoRaWAN für zukünftige Batterie betriebene Sensornetzte eine große Rolle spielen, wie bereits im Kapitel Grundlagen beschrieben lässt sich das IOTA-Protokoll im LoRaWan Netz ausführen.