Optimierung der Leistungsaufnahme eines solarbetriebenen Ad-Hoc-Netzwerk-Knotens (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Problematik der Energieversorgung ist bei allen autonomen mobilen Systemen, die energetisch von der Außenwelt abgeschnitten sind sehr ähnlich: Die Lauffähigkeit basiert zu 100 % auf interne Energiespeicher (meist Akkumulatoren), in Ausnahmen zusätzlich noch auf Komponenten zur Energieerzeugung (z.B. Solarzellen). Im Gegensatz dazu haben klassische Netzwerkknoten - Wireless LAN Router und Access Points ohne Routing Funktionalität keine derartigen Probleme: Sie sind für den Einsatz am Stromnetz, in Büro- oder Wohnräumen konzipiert. Hier arbeiten sie zuverlässig und benötigen im Dauerbetrieb konstant zwischen 5 und 10 Watt.
In manchen Situationen hingegen, ist es ökonomisch nicht sinnvoll (bei weit entfernten oder schwer zugänglichen Außenstationen) oder schlichtweg unmöglich (Gebäude mit Denkmalschutz) einen solchen Netzwerkknoten zu betreiben, weil eine Anbindung an das Stromnetz nicht möglich ist. In diesen Fällen werden besonders angepasste Systeme eingesetzt: Handelsübliche WLAN Router werden in ein Verbundsystem, u.a. bestehend aus Akkumulatoren, Solarzellen und Steuerelektronik integriert. Die so erreichte dauerhafte totale Unabhängigkeit vom Stromnetz macht den Einsatz an besonders lohnenden Orten erst möglich. Diese aus Sicht der Netzabdeckung lohnenden Positionen sind meist Punkte in großen Höhen wie z.B. an Kirchtürmen, auf Dächern oder Bergen.
Um die herkömmlichen Geräte mit Stromsparmechanismen und einer Energieverwaltung auszustatten sind einige Anpassungen notwendig. Der Logik des ursprünglichen Verwendungszweckes nach, kann dies nur in einem sehr begrenzten Rahmen stattfinden, da sich allein durch softwaretechnische Veränderungen eine optimale Anpassung an den mobilen Einsatz nicht vollständig herstellen lässt.
Der hier verwendete Prototyp, bestehend aus einem WRT54GL WLAN-Router und Blei-Säure Akkumulator, verbraucht durchschnittlich 7 Watt und läuft bis der Akku entladen ist und die angeschlossenen Solarzellen nicht mehr genügend Strom für den Betrieb liefern.
Hier wird sehr deutlich, dass ohne effziente Steuerung der Lade- und Entladevorgänge bzw. ohne intelligente Energieverwaltung eine dauerhafte Funktion nicht gesichert ist. Das langfristige Ziel ist daher, vergleichbar mit dem Energiemanagement von Notebooks, in einer ähnlich aufgebauten Verwaltungssoftware die notwendigen Anpassungen und Einstellungen auf dem WLAN Router dynamisch in Echtzeit vorzunehmen, um eine Adaption an das sich ständig [...]