Enkla sensornoder ger uthålliga, smarta nätverk

Trådlösa sensornätverk planeras för allt från det smarta hemmet och övervakning av patienters hälsotillstånd, till förvarning om sprickbildning i viktiga konstruktioner och upptäckt av miljöfarliga utsläpp. Hur den trådlösa kommunikationen mellan sensorerna bör utformas för bästa möjliga energiutnyttjande visar Erik Björnemo i sin avhandling. Disputationen äger rum den 30 januari.

Sensornoder, små och billiga enheter med sensorer, en radio och en dataprocessor förväntas ge helt nya möjligheter att samla värdefull information om omgivningen genom att kommunicera trådlöst och bilda sensornätverk. Men de batteridrivna sensornoderna har begränsade energiresurser och valet av radiokommunikationsteknik och nätverksstruktur är ofta avgörande för kostnadseffektiva lösningar.

- Energieffektivitet är en mycket viktig egenskap eftersom underhåll och batteribyten oftast utesluts av åtkomlighets- och kostnadsskäl, säger Erik Björnemo. Mina resultat går emot den vanliga uppfattningen att sensornoderna bör vara "smarta" och flexibla och lösa nätverkets uppgift genom lokalt samarbete. Istället stöder de en hierarkisk nätverksstruktur med "dumma" sensornoder och enkel radioteknik i botten, och ett "smart" övre lager av kommunikationsnoder.

Detta visas genom att studera hela nätverkets mätkapacitet på ett nytt sätt. Metoden avslöjar att relationen mellan den oftast försummade mätenergin och kommunikationsenergin har avgörande betydelse för valet av nätverksstruktur. Avhandlingen innehåller också en prioritetsordning enligt vilken radiotekniken generellt bör väljas med hänsyn till fasta och rörliga kostnader.

- Den fasta kommunikationsenergin, förbrukad av radioelektroniken, leder till att ofta förespråkade komplexa radiotekniker som kan minimera den rörliga sändningsenergin vanligtvis bör överges till förmån för enklare tekniker, säger Erik och understryker det positiva i att de enkla teknikerna är de effektivaste.

Mätningar som han genomfört visar dessutom att ett vanligt förekommande antagande kan ge missvisande resultat genom att överdriva den rörliga sändningsenergin. Denna effekt undviks med en utökad kommunikationsmodell och systematisk behandling av modellosäkerheter.

Avhandlingsarbetet är utfört inom ramen för Uppsala universitets forsknings¬centrum för trådlösa sensornätverk, WISENET.

För mer information, kontakta Erik Björnemo på telefonnummer 018-471 3071 eller via e-post: eb@angstrom.uu.se