Universele software radio apparatuur als analyse-instrument van draadloze signalen

Op de huidige consumentenmarkt komen er steeds meer geconnecteerde toestellen bij. Alleen al in de healthcare en smarthome-industrie (energie-efficiëntie) zijn de laatste jaren heel wat draadloze toepassingen actief: van draadloze hartslagmeters en weegschalen over draadloze Hue-lampen  tot draadloze domotica met een smartphone als stuursysteem. Door de alsmaar toenemende automatisering zullen dit soort toepassingen in de toekomst alleen maar talrijker worden. Deze producten maken vaak gebruik van verschillende communicatieprotocollen (bv. Bluetooth, wifi, Zigbee) in dezelfde 2,4GHz-frequentieband en daar schuilt nu net het probleem: te veel draadloos geconnecteerde toestellen resulteren in dataverlies en een vertraging van de transmissiesnelheid, met als gevolg een overbelasting van het netwerk (het bottleneck-fenomeen).

Eén van de taken van elektronica-ICT-professionals is het opzetten van Internet-of-Thingssystemen waarbij dit soort bottleneckproblemen vermeden worden, maar dat is niet zo voor de hand liggend: theoretisch gezien gebruik je in het geval van Bluetooth, wifi en Zigbee drie verschillende protocollen, maar praktisch gezien beïnvloeden die elkaar en is het behoorlijk complex om de signalen van elkaar te onderscheiden.

De opzet van dit focusproject is een softwaretool te ontwikkelen die elektronica-ICT-professionals (lectoren, studenten en geïnteresseerde bedrijfspartners) in staat stelt om draadloze systemen in kaart te brengen, te simuleren en te sturen. Daarbij wordt gebruikgemaakt van Universal Software Radio Peripheral (USRP), één krachtig hardwaretoestel dat softwarematig meerdere frequenties en meerdere protocollen kan sturen en uitlezen.

Voor elk van de drie genoemde communicatieprotocollen – Bluetooth, wifi en Zigbee – zal er een case worden uitgewerkt waarin de dataverliesproblemen en overbelasting gesimuleerd worden. Aansluitend wordt in een vierde, geïntegreerde case de interactie tussen de protocollen op de 2,4GHz-frequentieband gesimuleerd, geanalyseerd en geremedieerd.

De ontwikkelde tool zal nieuwe inzichten opleveren voor het speerpunt Internet-of-Things binnen de PXL-opleiding elektronica-ICT en stelt de studenten in staat om - binnen het opleidingsonderdeel ‘Digitale communicatie’ – hun competenties op het gebied van draadloze toepassingen aan te scherpen. Bovendien tonen ook bedrijven met een beperkte expertise in dit domein interesse om gebruik te maken van de tool dankzij zijn brede inzetbaarheid.