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Drahtlose Sensornetzwerke sind ein mächtiges Werkzeug zur Überwachung von Umweltbedingungen, Lebensräumen und industriellen Anlagen. Bei all diesen Anwendungsszenarien ist ein langer, selbständiger Betrieb des Netzes ohne menschliche Unterstützung erforderlich. Die Lebensdauer eines Sensornetzes wird durch die begrenzten Energieressourcen der einzelnen Sensorknoten bestimmt. Um die Lebensdauer zu maximieren, ist es daher essentiell, den Energieverbrauch der Knoten zu minimieren. Um Energie zu sparen, müssen die Sensorknoten den Grossteil der Zeit in einem Schlafmodus gehalten werden, in dem sie weder Berechnungen durchführen noch kommunizieren können. In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit der Entwicklung energieeffizienter Kommunikationsprotokolle und Anwendungen für Sensornetze. Die Arbeit ist in zwei zu einander orthogonale Teile gegliedert. Der erste Teil ist dem Dozer Projekt gewidmet. Dozer ist ein Kommunikationssystem für Sensornetze, das für Anwendungen im Bereich der Umweltüberwachung optimiert wurde. Bei einer Datenerfassungsrate von einer Messung alle zwei Minuten, erreichen Sensorknoten mit Dozer eine Laufzeit von bis zu 10 Jahren. Damit ist Dozer das zurzeit energieeffizienteste System für Anwendungen mit kontinuierlicher, niedriger Datenrate. Der zweite Teil der Arbeit behandelt Entwicklungswerkzeuge für Sensornetze. Mit einer Applikation zur Überwachung und Steuerung von Sensornetzen sowie einer integrierten Entwicklungsumgebung auf Eclipse-Basis, bieten wir TinyOS Entwicklern eine Möglichkeit ihre Protokolle effizienter zu implementieren und zu testen.
Wireless Sensor Networks (WSN) are a powerful tool for the surveillance of environmental conditions, natural habitats, or industrial machinery. All these applications require a long, independent operation of the network without human intervention. The lifetime of a network is limited by the restricted energy resources of the individual deployed sensor nodes. To maximize network lifetime it is therefore essential to minimize the power consumption of all nodes. To achieve energy-efficiency sensor nodes have to be kept in a sleep state in which they are neither able to execute computational tasks nor to communicate among themselves. In this thesis we consider the design and implementation of energy-efficient communication protocols and applications for sensor networks. The thesis is organized in two orthogonal parts. The first part is dedicated to the Dozer project. Dozer is a communication system designed and optimized for applications in the domain of environmental monitoring. At a sample rate of one reading per two minutes, sensor nodes achieve a lifetime of up to ten years. This makes Dozer the most energy efficient system for applications with continuous, low data rates. The second part of this thesis discusses development tools for sensor networks. With an application providing control and monitoring functionality and an integrated development environment on Eclipse-basis we provide TinyOS developers with tools to design, implement, and test their protocols more efficiently.