Of het nu gaat om genetwerkte voertuigen die in realtime waarschuwen voor files, huishoudelijke apparaten die op afstand kunnen worden bediend, "wearables" die fysieke activiteit monitoren, of industriële installaties die mogelijke productiefouten tijdig detecteren en technische ondersteuning melden, het aantal intelligente producten dat draadloos communiceert met andere apparaten in het Internet of Things (IoT)-tijdperk is de afgelopen jaren snel toegenomen. Echter, niet al deze apparaten zijn compatibel met elkaar omdat ze verschillende draadloze technologieën gebruiken, zoals wifi, Bluetooth (laag energieverbruik) of ZigBee, afhankelijk van de eisen en toepassing. Meer dan dat, veel apparaten hebben vaak dezelfde radiofrequenties en interfereren met elkaar. Dit vertraagt ​​de gegevensoverdracht, gegevens kunnen verloren gaan, het energieverbruik neemt toe en de levensduur van de batterij neemt af.

Nieuw onderdeel voor directe communicatie tussen IoT-apparaten

Onderzoekers van het Instituut voor Technische Informatica van de TU Graz hebben nu een systeem ontwikkeld dat directe informatie-uitwisseling mogelijk maakt tussen in de handel verkrijgbare apparaten die verschillende radiotechnologieën maar dezelfde radiofrequenties gebruiken. Dit is een generiek raamwerk genaamd X-Burst, welke bedrijven in de toekomst kunnen integreren in de besturingssystemen van hun IoT-producten. De onderzoekers maken gebruik van tijdgestuurde energiepulsen ("energy bursts") in het radiokanaal, die door elk slim apparaat kan worden gegenereerd en door de meeste van hen kan worden gedetecteerd:"We sturen standaardconforme datapakketten van verschillende lengtes. Deze pakketten zijn gecodeerd in hun lengte, d.w.z. de informatie wordt opgeslagen in de duur van de pakketten. De ontvangers bewaken het energieniveau in het radiokanaal en kunnen zo de pakketten detecteren, hun duur bepalen en ten slotte de informatie die erin staat, extraheren, " verklaren Rainer Hofmann en Hannah Brunner, die samen met collega Carlo Alberto Boano het project leidden.

Systeem ondersteunt de meest voorkomende technologieën

In hun werk, de onderzoekers concentreerden zich vooral op data-uitwisseling in de licentievrije 2,4 GHz-band. Dit frequentiebereik wordt door veel radiostandaarden gebruikt, waaronder de meest voorkomende technologieën Wi-Fi, Bluetooth (laag energieverbruik) en ZigBee, die centraal stonden in de onderzoeken. Met behulp van een prototype, het team kon aantonen dat X-Burst succesvolle communicatie tussen verschillende draadloze technologieën mogelijk maakt zonder de noodzaak van dure en inflexibele gateways, zoals momenteel vereist is voor apparaten met verschillende draadloze technologieën.

Veelbelovende voordelen

De uitvinding maakt het ook mogelijk om de systeemklokken van de verschillende apparaten te synchroniseren, die hen in staat stelt, bijvoorbeeld, om bepaalde handelingen tegelijkertijd uit te voeren. X-Burst legt ook de basis voor intelligent gebruik van radiofrequenties door alle apparaten met elkaar te laten communiceren en hun frequenties dienovereenkomstig aan te passen. Dit minimaliseert technologieoverschrijdende interferentie en verbetert de betrouwbaarheid en het energieverbruik van de apparaten. De groep werkt momenteel aan een nieuw prototype dat de voordelen van X-Burst zal demonstreren en illustreren in een echt smart home-scenario.

Groot succes op internationale congressen

The Paper X-Burst:Enabling Multi-Platform Cross-Technology Communication between Constrained IoT Devices werd bekroond met de Best Paper Award op de International Conference on Sensing, Communicatie en netwerken 2019 (SECON'19). De Live Demo van X-Burst werd bekroond met de Best Demo Award op de International Conference on Embedded Wireless Systems and Networks (EWSN'20).

Dit onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met TU Darmstadt en is mede gefinancierd door het COMET Center Pro2Future en in het kader van het EU-project SCOTT (Secure Connected Trustable Things), die wordt gefinancierd door de Oostenrijkse Research Promotion Agency (FFG) en de Europese Commissie. Dit onderzoek werd ook ondersteund door de Austria Wirtschaftsservice Gesellschaft mbH (aws), met geld van Nationalstiftung für Forschung, Technologie en Entwicklung. (nationale stichting voor onderzoek, technologie en ontwikkeling). Dit onderzoeksonderwerp is verankerd in het vakgebied Expertise Informatie, Communicatie &Informatica, een van de vijf strategische onderzoeksfocussen aan de TU Graz.