Optimierung der Leistungsaufnahme eines solarbetriebenen Ad-Hoc-Netzwerk-Knotens

Die vorliegende Studie wurde an der Universität Rostock am Lehrstuhl für Informations- und Kommunikationsdienste erstellt. Sie beschäftigt sich mit der optimierten solaren Energieversorgung autonomer, umgebungsgesteuerter Wireless LAN Netzwerkknoten sowie mit der damit verbundenen Maximierung der Verfügbarkeit des Ad-hoc-Netzwerkes. Durch die Entwicklung mathematischer Modelle zur Verwaltung des Energiehaushaltes und deren Integration in die Systemarchitektur, wird ein autonomer Netzknoten in die Lage gebracht sich selbst unter Berücksichtung seiner erlebten Vergangenheit zu verwalten. Es handelt sich somit um ein System ohne externe Stromversorgung, welches aktiv und eigenständig seine Umwelt wahrnimmt und durch reaktionäres Handeln in die Lage gebracht wird, seine Betriebszeit um ein Vielfaches zu verlängern bzw. als übergeordnetes Ziel einen dauerhaften Betrieb zu gewährleisten. Es werden 4 Energieverwaltungsmodelle entwickelt und in Hinblick auf Eignung analysiert, die sich in ihrer Berechnungskomplexität grundlegend unterscheiden: ein Modell ganz ohne Verwaltung (Herstellerstandard), naive Verwaltung, gewichtete, wahrscheinlichkeitsbasierte Verwaltung, Energieverwaltung mittels Bayesian Filter. Darauf aufbauend wird nach der Erarbeitung der wichtigsten theoretischen Grundlagen, das Ausgangsproblem in kleinere Teilprobleme zerlegt, um es durch eine Verarbeitung in den Verwaltungsstrategien effizient lösen zu können. Im weiteren Verlauf werden die so entwickelten einzelnen Strategien in einer Simulationsumgebung getestet und die Ergebnisse analysiert. Nach einem eingehenden Vergleich und einer Bewertung aller Modelle erfolgt die Implementation auf dem Zielsystem und somit einer Validierung unter Echtzeitbedingungen. Dies ermöglicht die Beantwortung der Ausgangsfrage nach der besten Energieverwaltung. In der Schlussbetrachtung werden die Ergebnisse zusammengefasst und geklärt, warum welches Modell das geeignetste ist, um die Anforderungen an Leistungsfähigkeit und Ökonomie zu erfüllen.

Autorentext
Christian Schulz, Dipl.-Inf., Informatik-Studium an der Universität Rostock. Abschluss 2007 als Diplom-Informatiker. Derzeit tätig als Ingenieur in der Entwicklung und Planung von Telekommunikationstechnik sowie im Bereich des Managements verteilter Technikstandorte.

Klappentext

Die vorliegende Studie wurde an der Universität Rostock am Lehrstuhl für Informations- und Kommunikationsdienste erstellt. Sie beschäftigt sich mit der optimierten solaren Energieversorgung autonomer, umgebungsgesteuerter Wireless LAN Netzwerkknoten sowie mit der damit verbundenen Maximierung der Verfügbarkeit des Ad-hoc-Netzwerkes. Durch die Entwicklung mathematischer Modelle zur Verwaltung des Energiehaushaltes und deren Integration in die Systemarchitektur, wird ein autonomer Netzknoten in die Lage gebracht sich selbst unter Berücksichtung seiner erlebten Vergangenheit zu verwalten. Es handelt sich somit um ein System ohne externe Stromversorgung, welches aktiv und eigenständig seine Umwelt wahrnimmt und durch reaktionäres Handeln in die Lage gebracht wird, seine Betriebszeit um ein Vielfaches zu verlängern bzw. als übergeordnetes Ziel einen dauerhaften Betrieb zu gewährleisten. Es werden 4 Energieverwaltungsmodelle entwickelt und in Hinblick auf Eignung analysiert, die sich in ihrer Berechnungskomplexität grundlegend unterscheiden: ein Modell ganz ohne Verwaltung (Herstellerstandard), naive Verwaltung, gewichtete, wahrscheinlichkeitsbasierte Verwaltung, Energieverwaltung mittels Bayesian Filter. Darauf aufbauend wird nach der Erarbeitung der wichtigsten theoretischen Grundlagen, das Ausgangsproblem in kleinere Teilprobleme zerlegt, um es durch eine Verarbeitung in den Verwaltungsstrategien effizient lösen zu können. Im weiteren Verlauf werden die so entwickelten einzelnen Strategien in einer Simulationsumgebung getestet und die Ergebnisse analysiert. Nach einem eingehenden Vergleich und einer Bewertung aller Modelle erfolgt die Implementation auf dem Zielsystem und somit einer Validierung unter Echtzeitbedingungen. Dies ermöglicht die Beantwortung der Ausgangsfrage nach der besten Energieverwaltung. In der Schlussbetrachtung werden die Ergebnisse zusammengefasst und geklärt, warum welches Modell das geeignetste ist, um die Anforderungen an Leistungsfähigkeit und Ökonomie zu erfüllen.

Zusammenfassung
Die vorliegende Studie wurde an der Universitat Rostock am Lehrstuhl fur Informations- und Kommunikationsdienste erstellt. Sie beschaftigt sich mit der optimierten solaren Energieversorgung autonomer, umgebungsgesteuerter Wireless LAN Netzwerkknoten sowie mit der damit verbundenen Maximierung der Verfugbarkeit des Ad-hoc-Netzwerkes. Durch die Entwicklung mathematischer Modelle zur Verwaltung des Energiehaushaltes und deren Integration in die Systemarchitektur, wird ein autonomer Netzknoten in die Lage gebracht sich selbst unter Bercksichtung seiner erlebten Vergangenheit zu verwalten. Es handelt sich somit um ein System ohne externe Stromversorgung, welches aktiv und eigenstndig seine Umwelt wahrnimmt und durch reaktionres Handeln in die Lage gebracht wird, seine Betriebszeit um ein Vielfaches zu verlngern bzw. als bergeordnetes Ziel einen dauerhaften Betrieb zu gewhrleisten. Es werden 4 Energieverwaltungsmodelle entwickelt und in Hinblick auf Eignung analysiert, die sich in ihrer Berechnungskomplexitt grundlegend unterscheiden: ein Modell ganz ohne Verwaltung (Herstellerstandard), naive Verwaltung, gewichtete, wahrscheinlichkeitsbasierte Verwaltung, Energieverwaltung mittels Bayesian Filter. Darauf aufbauend wird nach der Erarbeitung der wichtigsten theoretischen Grundlagen, das Ausgangsproblem in kleinere Teilprobleme zerlegt, um es durch eine Verarbeitung in den Verwaltungsstrategien effizient lsen zu knnen. Im weiteren Verlauf werden die so entwickelten einzelnen Strategien in einer Simulationsumgebung getestet und die Ergebnisse analysiert. Nach einem eingehenden Vergleich und einer Bewertung aller Modelle erfolgt die Implementation auf dem Zielsystem und somit einer Validierung unter Echtzeitbedingungen. Dies ermglicht die Beantwortung der Ausgangsfrage nach der besten Energieverwaltung. In der Schlussbetrachtung werden die Ergebnisse zusammengefasst und geklrt, warum welches Modell das geeignetste ist, um die Anforderungen an Leistungsfhigkeit und konomie zu erfllen.