Tingenes Internet (IoT) blir av eksperter spådd det neste store innen informasjonsteknologien. Da vil kreve utvikling innen effektiv datahåndtering.   (Foto: one photo, Shutterstock, NTB scanpix)
Tingenes Internet (IoT) blir av eksperter spådd det neste store innen informasjonsteknologien. Da vil kreve utvikling innen effektiv datahåndtering. (Foto: one photo, Shutterstock, NTB scanpix)

Lengre levetid for fremtidens smartløsninger

Tingenes internett vil kreve mye energi. Nå tester forskere ut hvordan den nye generasjonen informasjonsteknologi kan spare mer strøm. 

Publisert

3G, 4G, WiFi og Bluetooth er alle verktøy for informasjonsdeling, og de støtter ulike mengder dataoverføring.

Neste generasjon 5G forventes å kunne håndtere tusen ganger mer data enn 4G. Samtidig kan tingenes internett, også kalt Internet of Things (IoT), knytte komponenter til hverandre for å samle inn og utveksle informasjon. Derfor vil behovet for effektiv datahåndtering vokse.

Det er flere mikroprosessorer på hver at disse tre sensornodene. (Foto: Atle Christiansen)
Det er flere mikroprosessorer på hver at disse tre sensornodene. (Foto: Atle Christiansen)

– Veksten innen trådløs kommunikasjon og IoT krever energieffektive løsninger. Mobiltelefoner, mobilnettverk, mikroprosessorer i kjøleskap og ulike smart-duppeditter er avhengig av effektiv dataoverføring via internett, sier Lakshmikanth Guntupalli.

Han har nylig disputert for doktorgraden der han har analysert modeller for strømsparing for eksempel når trådløse sensorer sender data til sentralen – eller når kjøleskapet kommuniserer med en app på mobilen din. Budskapet er at jo mer effektivt dataoverføringen er, jo mer strøm blir spart.

Aktuell for oljeindustri og brannvesen

Professor Frank Li ved UiA har vært hovedveileder og medforfatter på Guntupallis doktorgradsartikler. Han viser til at det ofte er en ressurskrevende prosess å skifte sensorene, også kalt sensornoder (se bildet til høyre) når batteriene i mikroprosessorene er utgått.

I tillegg er det lite miljøvennlig å bytte hele sensornoden hvis bare noen av batteriene er svake.

– Med Guntupallis løsninger kan sensornodene og nettverk leve lenger. Du sparer derfor utgifter til batterier, sier Li.

Han påpeker at den største kostnaden vil for eksempel være å sende ingeniører ut på olje- og gassplattformer i Nordsjøen eller andre steder for å skifte sensornodene.

– Samtidig har denne løsningen et sikkerhetsaspekt for aktører som oljeindustri og brannvesen. Sensornoden fortsetter nemlig å sende viktig overvåkingsinformasjon selv om noen av mikroprosessorene har dårlig batteri, sier Li.

Mindre batterikapasitet

Smarttelefoner, smartradioer og andre småkomponenter med kapasitet til å samle inn data er viktige deler av 5G og IoT. Alle slike løsninger har en sensornode med flere mikroprosessorer som kommuniserer med hverandre. Data sendes fra prosessor til prosessor og videre til internett hvor informasjon leses av og eventuelle avvik oppdages.

Professor Frank Li (t.v.) var veilederen til stipendiat Lakshmikant Guntupalli under arbeidet med å analysere mer effektive metoder for trådløs kommunikasjon og dataoverføring blant mikroprosessorer. (Foto: Atle Christiansen)
Professor Frank Li (t.v.) var veilederen til stipendiat Lakshmikant Guntupalli under arbeidet med å analysere mer effektive metoder for trådløs kommunikasjon og dataoverføring blant mikroprosessorer. (Foto: Atle Christiansen)

– Et eksempel er en sensornode som overvåker et skoglandskap og varsler brannvesenet om ekstreme temperatursvingninger slik at eventuelle tiltak kan settes inn for å hindre branntilløp, sier Guntupalli.

Haken ved disse mikroprosessorene er at de går på batterier med begrenset varighet.

– Løsningen er å programmere sensorene slik at de gjennomfører målinger, men sender informasjonen i så få sendinger eller såkalte pakker som mulig, og dermed sparer batterikapasitet. I tillegg kan de programmeres slik at to sensorer sender data samtidig hvis en tredje sensor har dårlig batterikapasitet, sier Guntupalli.

På den måten blir energinettverket blant sensornodene mer balansert, og dermed får nettverket økt levetid. Batterier med begrenset kapasitet trenger da ikke å byttes ut umiddelbart. Med Guntupallis løsninger blir det brukt mindre batterikapasitet og mikroprosessorene samarbeider bedre. 

Referanse: 

Lakshmikanth Guntupalli, Energy Efficiency in Wireless Sensor Networks: Transmission Protocols and Performance Evaluation, doktorgradsavhandling, Universitetet i Agder, september 2016. Sammendrag.