TITEL

Robuuste RF-communicatie van ultrazuinige draadloze sensornetwerken

SPREKER

Loeke Brederveld, Senior systeemarchitect

ABSTRACT

Energiezuinige draadloze RF-sensornetwerken maken het mogelijk om tegen lage kosten en op eenvoudige manier huiscontrolesystemen te ontwerpen en te installeren. State-of-the-art open netwerkprotocollen zoals Zigbee RF4CE en Zigbee Pro zijn beschikbaar. Draadloos betekent vandaag de dag nog steeds batterijgevoed, hetgeen impliceert dat de netwerknodes onderhevig zijn aan een intensief onderhoudsschema omdat batterijen elke twee tot drie jaar moeten worden vervangen.

De levensduur van de batterij kan echter worden verlengd door een aantal optimalisatietechnieken:

• Verlagen van de piekstroom: wanneer de batterij verouderd is, neemt de interne weerstand toe en is die niet langer in staat de nodige stroom te leveren, terwijl de batterij nog lang niet leeg is
• Verlagen van de lekstroom: in duty cylced systemen wordt de levensduur van de batterij gedomineerd door (stand-by) stroom gedurende de tijd dat het systeem in slaapmodus is
• Robuustheid van communicatie: in sterk reflectieve (binnenshuis-) omgevingen en/of in aanwezigheid van sterke interferenties kan de communicatie tussen zender en ontvanger drastisch worden verstoord. Dit zorgt ervoor dat pakketten meerdere keren moet worden verstuurd, waardoor het energiegebruik drastisch verhoogt

De eerste twee punten zijn duidelijk en worden alom toegepast. De effecten van delay spread, multi path fading en robuustheid tegen interferenties van sterkere zenders in de omgeving zijn minder bekend en er worden nauwelijks technieken toegepast om deze aan te pakken.

Bij indoor omgevingen zullen de signalen van zender naar ontvanger als gevolg van reflecties tegen allerlei obstakels via meerder paden de ontvanger bereiken. De ontvangen signalen veroorzaken delay spread (dispersie) en fading (signalen met verschillende fases zullen elkaar verzwakken). In het geval dat een sensornode zich dichtbij (0,4 tot 1 meter) een sterke Wifi-zender bevindt, zal de gevoeligheid van ontvanger van de sensor door overstemming afnemen. Dit effect wordt desensitation genoemd en veroorzaakt een drastische afname van het linkbudget.

Tijdens deze presentatie gaat Loeke Brederveld dieper in op delay spread, multi path fading en desensitation. Tevens zal hij het toepassen van Greenpeaks geïntegreerde Preamble Based Antenna Diversity behandelen en uitleggen hoe dit onder reflectieve omstandigheden het linkbudget met gemiddeld 9 dB verbetert en communicatie mogelijk maakt op plaatsen waar dat anders niet het geval zou zijn.