Enabling cross-technology communication in the 2.4 GHz ISM band

The constant improvement of wireless communication technologies brought out versatile applications and led to ubiquitous presence of wireless devices. A variety of standards was developed to meet the special requirements of different use cases. The specialization of individual technologies leads to incompatibility among each other even when using the same frequency band. As wireless communication is a key enabler of innovation, the number of devices operating in common frequency bands will continue to grow, congesting the valuable radio spectrum. This thesis presents a cross-technology communication approach among heterogeneous wireless standards and assesses its feasibility for popular technologies in the unlicensed 2.4 GHz industrial, scientific and medical band. With the proposed approach, novel applications like cooperative coexistence management become possible. A proof-of-concept realization for Bluetooth Low Energy and Wi-Fi is implemented and evaluated. It is the first implementation of cross-technology communication for these standards which is capable of using arbitrary channels.

Die andauernde Weiterentwicklung von drahtlosen Kommunikationstechnologien brachte vielseitige Anwendungen hervor und führte zur Omnipräsenz von Geräten mit Funkkomponenten. Eine Vielzahl von Standards wurde entwickelt, um den Anforderungen der verschiedenen Anwendungsszenarien gerecht zu werden. Die Spezialisierung einzelner Technologien führt zu deren Inkompatibilität untereinander, auch wenn sie das selbe Frequenzband verwenden. Da drahtlose Kommunikation der Schlüssel für kommende Innovationen ist, wird die Anzahl von Geräten, welche im selben Frequenzband arbeiten, weiter zunehmen und das limitierte Funkspektrum stark beanspruchen. Diese Arbeit präsentiert einen technologieübergreifenden Kommunikationsansatz für heterogene Drahtlosstandards und bewertet dessen Machbarkeit für gängige Technologien im lizenzfreien 2.4 GHz industrial, scientific and medical Band. Mit dem vorgestellten Ansatz werden neuartige Anwendungen, wie kooperatives Koexistenz-Management, denkbar. Als Machbarkeitsnachweis wird das vorgestellte Konzept für Bluetooth LowEnergy und Wi-Fi implementiert und ausgewertet. Hierbei handelt es sich um die erste Implementierung für diese Standards, welche in der Lage ist beliebige Kanäle zu nutzen.