Klagenfurter Forscher entwickeln zusammen mit Airbus eine Technik, die drahtlose Verbindungen von über 1000 Sensoren in Flugzeugen robuster machen soll.

Hunderte bis Tausende von Sensoren finden sich in einem modernen Passagierflugzeug. Fast alle sind über Kabel mit ihren dazu passenden Geräten verbunden.

„Anscheinend macht das Gewicht aller Kabel in einem Flugzeug zwei bis fünf Prozent des Gesamtgewichts aus“, sagt Christian Bettstetter vom Institut für vernetzte und eingebettete Systeme der Uni Klagenfurt. Er leitet ein Forschungsprojekt, das die kabellose Übertragung all dieser Daten zuverlässig und sicher machen soll. Forschungspartner ist die Airbus Group Innovations, eine Forschungsgesellschaft von Airbus, dem größten europäischen Flugzeugentwickler.

Was wird in einem Flugzeug alles gemessen? Ob jemand auf einem Sitz sitzt oder nicht, ob jede Tür geschlossen ist, ob sie versperrt ist, wo welches Licht an ist, wo Vibrationen zu stark werden, ob die Temperatur überall im vorgegebenen Bereich ist und ob die Heizung funktioniert, ob die Luftfilter funktionieren, ob alle Sauerstoffmasken vorhanden sind, ob es zu Rauchentwicklung kommt und so weiter. „Auch was auf der Toilette los ist oder ob wo ein Feuer entsteht, wird von Sensoren erfasst“, sagt Bettstetter.

Sein Team – gemeinsam mit der Lakeside Labs GmbH, einem Forschungscluster der Kärntner Informations- und Kommunikationstechnologie – interessiert nicht so genau, was jeder Sensor messen soll. Viel wichtiger ist für die Klagenfurter Forscher, wie man die Daten jedes Messpunktes sicher übertragen kann.

Tests in echten Kabinen

„Die Umgebung eines Flugzeuges ist eine besondere Herausforderung für die Datensicherheit und die Zuverlässigkeit“, berichtet Bettstetter. Deswegen verlassen sich die Wissenschaftler bei ihren Studien nicht nur auf Computersimulationen, sondern testen jedes neu entwickelte Programm in lebensnahen Situationen in echten Flugzeugkabinen.

„Die Airbus Group Innovations hat in München und in Hamburg Flugzeugkabinen im Keller stehen, wo wir die Messungen machen können“, sagt Bettstetter. Über die Technologie der drahtlosen Übertragung darf der Forscher noch nicht viel verraten: „Die Technologie gibt es in der Praxis noch nicht zu kaufen, wir arbeiten mit Prototypen einer neuen Hardware. Das Feedback unserer Messungen hilft den Entwicklern auch, das Produkt zu verbessern.“

Die Herausforderung ist, dass Hunderte oder Tausende Sensoren zugleich Daten senden und empfangen sollen, ohne sich gegenseitig zu behindern. „Sie merken es meist nicht, aber auch bei WLAN sinkt die Qualität der Datenübertragung, je mehr Access Points in naher Umgebung vorhanden sind“, erklärt Bettstetter.

Sein Doktorand Daniel Neuhold präzisiert: „Es ist, als ob Sie an einem Tisch sitzen und sich mit einer beliebigen Person unterhalten. Sofern niemand dazwischenspricht, gelingt das mühelos. Wenn aber andere Personen zugleich eine Unterhaltung beginnen oder wenn ein Fernseher eingeschaltet wird, bemerken Sie dies als Störung. Dann müssen Sie Ihre Konversation ändern, damit Ihr Gesprächspartner Sie weiterhin versteht: Entweder sprechen Sie lauter, ändern Ihre Stimmlage oder bitten die anderen, kurz ruhig zu sein.“Durch so ein Protokoll, wer wann auf welcher Frequenz senden soll, können auch drahtlose Sensoren gleichzeitig verschiedene Daten ungestört senden.

Tausende Gesprächspartner

Das Problem: An diesem „Tisch“sitzen mehrere Tausend „Gesprächspartner“, die zeitgleich Informationen austauschen müssen. „Die Frage ist immer, will man etwas komplett störungsfrei halten, oder kann man mit einem gewissen Grad an Störungen gut umgehen“, sagt Bettstetter.

Interferenzen und ein Absinken der Qualität der Datenübertragung kann man vermeiden, indem für jeden Sender ein zeitliches Fenster reserviert wird, wann er senden darf, während andere ruhig sein sollen.

Im vollen oder leeren Flieger?

„Oder man erlaubt Überlagerungen, wie es beispielsweise bei WLAN funktioniert. Doch dann riskiert man, dass die Qualität der Datenübertragung sinkt“, erklärt Bettstetter. Welcher der beiden Ansätze in einem Flugzeug mit Tausenden Sensoren sinnvoller ist, wird sich in dem Projekt zeigen.

„Wir bauen die Testsensoren auf und messen, wie viele Datenpakete jeweils korrekt übertragen werden und welche man bei Störungen zum Beispiel nochmal senden muss. Das ändert sich auch je nachdem, ob das Flugzeug leer ist oder voller Passagiere.“