Die Luftqualität in Städten und ihr Einfluss auf die menschliche Gesundheit ist nicht zuletzt durch Umweltzonen und Diesel-Fahrverbote Gegenstand der politischen Diskussion. Eine nachhaltige Verkehrspolitik lässt sich nicht nur durch die Erfordernisse des Klimaschutzes, sondern auch durch den Schutz der menschlichen Gesundheit motivieren. Die EU ist dabei, die geltenden Grenzwerte dem aktuellen Forschungsstand anzupassen. Wie schlägt sich hier ganz konkret unsere Stadt? Die vorliegenden Daten sind dünn. Das UBA betreibt drei offizielle Messstationen in Saarbrücken [1], und ein Crowdsourcing-Projekt [2] hat drei weitere Messstationen aufgebaut.
Dieses Sensornetz zu erweitern, sodass zumindest an den wichtigsten Straßen die Luftqualität erfasst werden kann, ist jedoch nicht ganz einfach: Das Community-Projekt geht davon aus, dass ein Stromanschluss und ein WLAN-Netz in der Nähe sind. Das schränkt die möglichen Aufstellorte stark ein. Das erste Problem lässt sich leicht lösen, indem die Sensoren über eine solarbetriebene Batterie mit Strom versorgt werden. Das zweite ist etwas kniffliger, denn WLAN-Netze haben eine geringe Reichweite und Mobilfunk kostet den Betreiber der Stationen monatliche Gebühren, die mit der Anzahl der Stationen skalieren.
Die anfallenden Datenmengen in diesem Szenario sind recht gering, was uns erlaubt, unkonventionelle Kommunikationskanäle zu verwenden. Moderne Mobiltelefone verfügen über eine Funktion, um verloren gegangene Geräte wieder aufzufinden (Apple „Find My“ / Google „Find My Device”). Ein verlorenes Gerät sendet Bluetooth-Frames an Mobiltelefone in der Nähe, welche daraufhin ihre Position über GNSS abfragen und diese, zusammen mit den Gerätedaten, über Mobilfunk an den Hersteller senden. Dank vorheriger Forschung [3] wissen wir, wie das “Find My”-Protokoll funktioniert. Das „Send My”-Projekt [4] erlaubt es bereits, diese Funktion zum Übertragen von einzelnen Bits zu nutzen. Im Wesentlichen wird das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein eines Eintrags in der Herstellerdatenbank als 1-Bit-Kanal genutzt.
Unsere Idee verbessert diesen Ansatz grundlegend: Wir erstellen valide Datenpakete und nutzen den _Inhalt_ der Pakete zur Informationsübertragung. Dadurch lässt sich die Effizienz deutlich steigern. Dazu definieren wir ein Protokoll, das das gleichzeitige Senden von mehreren Stationen und somit den Betrieb eines Sensornetzes ermöglicht. Wir präsentieren einen Prototypen des Systems, der sich an dem vorhandenen Community-Sensor [2] orientiert und leicht nachzubauen sein soll.
[1] https://www.umweltbundesamt.de/daten/luft/luftdaten/luftqualitaet [2] https://sensor.community [3] https://github.com/seemoo-lab/openhaystack [4] https://github.com/positive-security/send-my
