ENGINEERINGNET.BE - De wereld is hard op weg naar een alomtegenwoordig Internet of Things: biljoenen apparaten die metingen verrichten, berekeningen uitvoeren en met elkaar communiceren.
“We willen dat deze apparaten geen gebruik maken van batterijen, want die zijn gevaarlijk, lomp en slecht voor het milieu”, zegt Jasper de Winkel van TU Delft.
Met intermittent computing kunnen de apparaten hun essentiële taken foutloos uitvoeren, op basis van sporadisch beschikbare energie die uit de directe omgeving gewonnen wordt. De Winkel: “Het things-deel was al opgelost. Met intermittently-powered bluetooth voegen we daar nu het internet-deel aan toe.”
Eerdere oplossingen voor batterijloze communicatie ondersteunden alleen éénrichtingsverkeer, wat neerkomt op voldoende energie vergaren voor het versturen van data en vervolgens hopen dat iets het signaal oppikt.
De TU Delft onderzoekers wilden het volledige potentieel van het bluetoothprotocol benutten. “Het is een van de meest gebruikte draadloze communicatieprotocollen wereldwijd”, zegt mede-onderzoeker Przemyslaw Pawelczak van TU Delft.
“Het belangrijkste is dat dit een tweerichtings-communicatieprotocol is, waardoor het onder meer firmware updates en configuratie op afstand mogelijk maakt.”
Hun bluetooth-implementatie, FreeBie genaamd, is extreem energiezuinig. De Winkel: “Bij een standaard implementatie wordt de bluetoothchip in slaapmodus gezet als het IoT-apparaat even niet hoeft te communiceren. Door de netwerkstatus exact op te slaan, kunnen wij de chip volledig uitschakelen, waarmee we het energieverbruik tot een factor tien reduceren.”
Dit hebben ze voor elkaar gekregen met het gebruik van commercieel beschikbare hardware. Pawelczak: “Als wij onze oplossing zouden integreren in een speciaal ontworpen system-on-a-chip, dan zou dit de meest duurzame, energiezuinige bluetooth-implementatie zijn tot nu toe op de markt verkrijgbaar.” Grote fabrikanten van bluetoothchips hebben al hun interesse getoond.
Met twee voorbeeld-implementaties hebben de onderzoekers laten zien dat hun architectuur nieuwe IoT-toepassingen mogelijk maakt. Bijvoorbeeld een batterijloze smartwatch op zonne-energie die de tijd en email-notificaties synchroniseert met een smartphone.
De Winkel: “We hopen dat dit ook de deur opent voor andere draadloze protocollen zoals intermittently-powered Wi-Fi, 5G en 6G.”
De hardware en software van het FreeBie-systeem zijn als open source beschikbaar gemaakt.
