Langaton sensoriverkko tarkkailee ympäristöään sormipariston voimalla jopa vuosia

Diplomi-insinööri Mikko Kohvakka on väitöstutkimuksessaan kehittänyt erittäin pienitehoisia langattomia sensoriverkkoja. Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tutkimusprojekteissa kehitetty TUTWSN-teknologia mahdollistaa nykyistä monipuolisemman ja matalatehoisemman mittaustiedon keräämisen esimerkiksi teollisuudessa, logistiikassa, rakennuksissa ja ympäristössä.
Täysin uudentyyppinen verkkoteknologia, langaton sensoriverkko, voi sisältää jopa kymmeniä tuhansia pieniä ja vähävirtaisia langattomia asemia. Ne anturoivat ympäristöään ja kommunikoivat keskenään pienitehoisilla radioilla. Tietoa välitetään asemalta toiselle useiden hyppyjen tiedonsiirtoketjuilla. Siten mittaustietoa voidaan kerätä erittäin suurelta alueelta, vaikka radioiden kantamat ovat lyhyitä.
Langattomia sensoriverkkoja on tutkittu maailmalla runsaan 10 vuoden ajan, mutta yleiskäyttöistä teknologiaa ei ole tähän mennessä ollut vielä olemassa. Suurimmat haasteet ovat olleet riittävän energiatehokkuuden saavuttaminen ja verkotuksen hallinta.
– Sensoriverkon asemien pitää luoda ja ylläpitää tiedonsiirtoverkko automaattisesti. Se on vaikeaa, sillä verkko on kooltaan suuri ja asemat liikkuvat esimerkiksi ihmisten mukana, sanoo Kohvakka.
Väitöstutkimuksessaan Kohvakka on löytänyt ratkaisun, joka sallii mittausasemille jopa useiden vuosien eliniän pienillä sormiparistoilla sekä verkon asemien liikkuvuuden. Hän esittää työssään linkkitason (MAC-kerroksen) protokollat verkotuksen muodostamiseen ja tiedon siirtämiseen sekä matemaattiset mallit energiankulutuksen analysointiin. Lisäksi työssä esitetään yhteensä 12 erityyppisiin mittaussovelluksiin optimoitua laitteistoprototyyppiä, jotka toimivat 433 megahertsin ja 2,4 gigahertsin radiotaajuusalueilla.
– TUTWSN-sensoriverkon tekniikkaa ryhdytään pilotoimaan suuremman mittakaavan verkoissa. Nyt voi jo sanoa, että verkkoteknologia toimii erittäin hyvin ja se on valmis hyödynnettäväksi käytännön sovelluksissa, Kohvakka lupaa.
Mikko Kohvakan tietokonetekniikan alaan kuuluva väitöskirja Medium Access Control and Hardware Prototype Designs for Low-Energy Wireless Sensor Networks tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 29.5.2009.