Hallo, hvordan står det til?

Det finnes områder, steder og situasjoner som er som sorte hull for oss. Vi har ikke peiling på tilstanden og trenger sårt informasjon.

Vi kan verken krype inn i og holde et konstant øye med nyretilstanden i naboens kropp, eller jevnlig observere kvaliteten på oljerør på 400 meters dyp. Vi vet heller ikke hvor god luftkvaliteten i huset vårt er jevnt over: Tørt? Fuktig? Verre enn i forrige måned?

Men heldigvis finnes det sensornettverk som kan levere tilstandsrapporter som dette. Slike nettverk består av et sett med sensorenheter (noder) satt i forbindelse med hverandre via et trådløst nett, og kan blant annet benyttes til miljøovervåking, pasientovervåking og til å overvåke ventilasjon, fuktighet, brann og luft i bygninger. Det militære kan benytte sensornettverk til fiendevarsling, prosessindustrien kan observere at alt går som det skal i vareproduksjonen, og pasienter kan få overvåket både hjerte, nyrer, insulindosering og puls.

Kontinuerlige tilstandsrapporter som dette danner grunnlag for at brukeren kan foreta riktige aksjoner til rett tid.

LEVETID

Et viktig moment for sensornettverk er at sensorene må ha lang levetid. Det er ikke ønskelig å fly rundt og skifte batterier montert i implantater i kroppen eller i undervannsinstallasjoner, og det trengs bedre basiskunnskap om hvordan man skal oppnå lang levetid og lavt effektforbruk på sensornettverk.

Med støtte fra Norges forskningsråd og brukerne Telenor, Nacre og MEMSCAP fikk derfor en forskergruppe på SINTEF i oppgave å forske på dette for et par år siden.

– Vi ser på prinsipper og egenskaper som gjør det mulig for denne type nettverk å operere over lang tid med minst mulig energi/effekt, sier Knut Grythe ved SINTEF IKT. – For å få til det må vi for eksempel se på arkitekturen i nettverket, egenskapene til den enkelte noden, og observere samspill og koordinering mellom nodene. Hvordan kan for eksempel en nabonode varsles når en node får for mye å gjøre?

LITE ENERGI

Den tradisjonelle måten å samle inn data på, er at alle sensornodene kommuniserer direkte med brukeren. Med få noder og behov for direkte kommunikasjon er dette en lur måte å samle inn data på. Men når et stort område skal overvåkes og antall noder øker, må kommunikasjonen gå mer lokalt.

– En node observerer det som kommer inn, gjør signalbehandling og omformer informasjonen før den sendes videre. Skal ikke for mye energi gå med til dette arbeidet, kan ikke alle nodene arbeide i høygir hele tiden, forklarer Grythe. – De må fordele jobbene, spille sammen og må kunne avgjøre: Er det noe nytt? Er det noen vits i å sende ut informasjon nå? En slik lokal databehandling reduserer mengden av informasjon som må videreformidles og det spares energi.

– Sett at du er kelner med en mengde kaffegjester. Om koppene var noder, kunne du ha full oversikt. Alle har fått skjenket i kaffe. Noen er godt fornøyde. Andre begynner å få tom kopp og ønsker seg påfyll. Med så stort område må vi spare energi ved å be nodene om bare å sende viktig informasjon ut. Hvis temperaturen på kaffen går fra 50 til 40 grader, trenger vi ikke informasjon. Hvis den derimot har gått ned til 30 grader, må du ha beskjed.

Et par av kaffebordene er plassert i en kjølig sone. Her blir kaffen fort kald hos mange av gjestene, og herfra trenges det mye informasjon. Områder med stor aktivitet krever samspill mellom nodene og en helhetlig observasjon av hvor mye de ulike nodene har igjen av energi for å oppnå en overordnet besparelse.

RUTING

Skal nodene i et nettverk samarbeide lokalt, må det bygges intelligens inn i hver node. På det viset kan de snakke sammen og ta en beslutning om hvem som skal kommunisere og når det skal kommuniseres.

– Dette kaller vi for «ruting», sier Grythe.

– Snakker du til en person langt borte, må du rope og bruke mye energi. Men hvis det står mange personer mellom deg og mottakeren, kan du sende beskjeden via hvisking og bruke mye mindre energi. Det samme prisnippet gjelder i et sensornettverk

Det kreves en viss kvalitet i kommunikasjonen for at samspillet skal bli godt i et sensornettverk, og for at det også skal bli mulig for en bruker å komme ut med forespørsler. Når teknologien blir billigere, vil det bli mulig å øke antall noder og observasjonene vil bli mer nøyaktige.

SINTEF-forskerne har hatt stor aktivitet på feltet i det siste for å bygge opp basiskunnskap og kompetanse. Til nå har de laget en enkel demonstrator for å få demonstrert en del prinsipper, og i tillegg levert resultater til Telenor, Nacre, Memscap innenfor prosjektet wsLAN.

– Vi har også utarbeidet fire EU-søknader og en nordisk søknad på feltet. De omhandler miljøovervåking og nettverk for undervannssensorer, sier Knut Grythe. – Disse søknadene er en del av vår strategiske satsing på området.

 

Av Åse Dragland