Damit Geräte drahtlos miteinander kommunizieren können

Udo Schilcher, Senior Researcher am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme, hat kürzlich seine Habilitation zur Erlangung der Lehrbefugnis im Fach Informations- und Kommunikationstechnik abgeschlossen. In seiner Forschung bemüht er sich darum, die Kommunikation zwischen einzelnen Geräten zu verbessern, ohne dass diese mit Kabeln verbunden sind. Einsatzgebiete finden sich in allen drahtlosen Netzwerken, von Handynetzen über Sensornetze in Industrieunternehmen und Roboterschwärmen.

Am Beispiel eines Handynetzes lässt sich der erste Teil von Udo Schilchers Arbeiten der letzten Jahre am besten erklären: Wenn viele Smartphones gleichzeitig im Einsatz sind und Menschen telefonieren bzw. Daten laden, kann es sein, dass ein Kanal mehrmals verwendet wird. Dann passiert häufig, was nicht passieren sollte: Es kommt zu Interferenzen. Ähnlich ist es auch in Industrieumgebungen, wo tausende Geräte gleichzeitig arbeiten und Sensordaten miteinander austauschen. Auch hier kann es passieren, dass die Signale einander gegenseitig übertönen und die Geräte die notwendigen Informationen nicht empfangen können.

„In meiner Habilitation habe ich auf einer mathematischen Modellebene analysiert, wie stark diese Interferenzen sind und wie sie sich zeitlich und räumlich verändern. Es ist nämlich nicht nur entscheidend, dass es Störungen an sich gibt, sondern auch, wie sie sich ändern“, erklärt Udo Schilcher. Seine Arbeiten sind zum größten Teil Grundlagenforschung; bei zahlreichen Projekten – zum Beispiel in Kooperation mit den Lakeside Labs – gibt es aber Anwendungsfälle in der Industrie. Insbesondere in großen Produktionshallen steht man dabei vor einer Vielzahl an Herausforderungen, um Sensornetze wirklich kabellos zu gestalten: „Wir müssen uns vorstellen, dass es oft sehr viele Maschinen und sehr viel Metall gibt, was auch die Übertragung stören kann. Häufig sind die Sensoren auch verwinkelt verbaut, sodass sie für die Übertragung nicht so leicht zu erreichen sind.“

Ebenfalls Teil seiner Habilitation sind Arbeiten zu Roboterschwärmen. Damit sich die Roboter koordinieren können, ist zeitliche Synchronisation notwendig. Die Roboter müssen also sehr genau eine gemeinsame Uhrzeit eingestellt haben, damit sie tatsächlich synchron Aufgaben wie Messungen durchführen können. Auch hier steht die Kommunikation zwischen einzelnen Komponenten im Vordergrund.

Udo Schilcher ist seit 2018 Senior Researcher in der Forschungsgruppe „Mobile Systeme“ an der Universität Klagenfurt. Davor war er in ähnlicher Funktion von 2016 bis 2018 an den Lakeside Labs tätig. Er hat in Klagenfurt Informatik und Technische Mathematik studiert und 2011 seine Dissertation zu „Inhomogeneous Node Distributions and Interference in Wireless Networks“ abgeschlossen. Seine kumulative Habilitationsschrift trägt den Titel „Analysis of Mobile Wireless Systems: Interference Dynamics, Synchronization, and Swarming”. In der Lehre engagiert er sich seit vielen Jahren, unter anderem mit seiner gutbesuchten Vorlesung „Programming in C“ sowie in Übungskursen zu „Grundlagen der Physik: Elektrizität und Magnetismus“ sowie „Mobile Communications“ und „Wireless Networks“.