Tværteknologisk kommunikation i Internet of Things forenklet betydeligt

Uanset om netværksforbundne køretøjer, der advarer om trafikpropper i realtid, husholdningsapparater, der kan fjernbetjenes, "wearables", der overvåger fysisk aktivitet, eller industrianlæg, der opdager mulige produktionsfejl i tide og underretter teknisk support, antallet af intelligente produkter, der kommunikerer trådløst med andre enheder i Internet of Things (IoT) alder er steget hurtigt i de senere år. Imidlertid, ikke alle disse enheder er kompatible med hinanden, fordi de bruger forskellige trådløse teknologier såsom Wi-Fi, Bluetooth (lavenergi) eller ZigBee, afhængig af krav og anvendelse. Mere end det, mange enheder har ofte de samme radiofrekvenser og forstyrrer hinanden. Dette forsinker dataoverførslen, data kan gå tabt, energiforbruget stiger og batterilevetiden falder.

Ny komponent til direkte kommunikation mellem IoT-enheder

Forskere ved TU Graz' Institut for Teknisk Informatik har nu udviklet et system, der muliggør direkte informationsudveksling mellem kommercielt tilgængelige enheder, der bruger forskellige radioteknologier, men de samme radiofrekvenser. Dette er en generisk ramme kaldet X-Burst, hvilke virksomheder vil kunne integrere i deres IoT-produkters styresystemer i fremtiden. Forskerne gør brug af tidsstyrede energiimpulser ("energiudbrud") i radiokanalen, som kan genereres af enhver smartenhed og registreres af de fleste af dem:"Vi sender standardkompatible datapakker af varierende længde. Disse pakker er kodet i deres længde, dvs. oplysningerne gemmes i pakkernes varighed. Modtagerne overvåger energiniveauet i radiokanalen og kan dermed detektere pakkerne, bestemme deres varighed og til sidst udtrække oplysningerne i dem, " forklarer Rainer Hofmann og Hannah Brunner, der stod i spidsen for projektet sammen med kollegaen Carlo Alberto Boano.

Systemet understøtter de mest almindelige teknologier

I deres arbejde, forskerne koncentrerede sig primært om dataudveksling i det licensfrie 2,4 GHz-bånd. Dette frekvensområde bruges af mange radiostandarder – inklusive de mest almindelige teknologier Wi-Fi, Bluetooth (lavenergi) og ZigBee, som var i fokus for undersøgelserne. Ved hjælp af en prototype, holdet var i stand til at demonstrere, at X-Burst muliggør vellykket kommunikation mellem forskellige trådløse teknologier uden behov for dyre og ufleksible gateways, som i øjeblikket kræves for enheder med forskellige trådløse teknologier.

Lovende fordele

Opfindelsen gør det også muligt at synkronisere systemurene for de forskellige enheder, som gør dem i stand, for eksempel, at udføre visse handlinger samtidigt. X-Burst lægger også grundlaget for intelligent brug af radiofrekvenser ved at tillade alle enheder at kommunikere med hinanden og justere deres frekvenser derefter. Dette minimerer interferens på tværs af teknologi og forbedrer enhedernes pålidelighed og energiforbrug. Gruppen arbejder i øjeblikket på en ny prototype, der skal demonstrere og illustrere fordelene ved X-Burst i et egentligt smarthus-scenarie.

Stor succes på internationale konferencer

Paper X-Burst:Enabling Multi-Platform Cross-Technology Communication between Constrained IoT Devices blev tildelt prisen for bedste papir ved den internationale konference om sensing, Kommunikation og netværk 2019 (SECON'19). Live-demoen af ​​X-Burst blev tildelt prisen for bedste demo ved den internationale konference om indlejrede trådløse systemer og netværk (EWSN'20).

Denne forskning blev udført i samarbejde med TU Darmstadt og blev delvist finansieret af COMET Center Pro2Future og inden for rammerne af EU-projektet SCOTT (Secure Connected Trustable Things), som er finansieret af det østrigske forskningsfremmeagentur (FFG) og Europa-Kommissionen. Denne forskning blev også støttet af Austria Wirtschaftsservice Gesellschaft mbH (aws), med midler fra Nationalstiftung für Forschung, Teknologi og Entwicklung. (national fond for forskning, teknologi og udvikling). Dette forskningsemne er forankret i Field of Expertise Information, Kommunikation og databehandling, en af ​​de fem strategiske forskningsfokus på TU Graz.