Onderzoeksgroep

Internet Data Lab (IDLab)

Expertise

Mijn onderzoek situeert zich in het brede domein van draadloze communicatie en netwerken. Ik bestudeer hun efficiëntie en ontwerp protocollen voor een waaier aan draadloze netwerktechnologieën. De technologieën waar ik mee werk omvatten onder meer draadloze locale netwerken (IEEE 802.11 Wi-Fi, millimeter wave, Terahertz), 3GPP mobiele netwerken (LTE, 4G, 5G, NB-IoT), en draadloze sensornetwerken (IEEE 802.15.4 Zigbee, LoRa, Sigfox). Ik werk specifiek rond het modelleren, en verbeteren van energieverbruik om draadloze connectiviteit te voorzien voor allerhande toekomstige toepassingen, zoals virtuele realiteit, drones, Internet der Dingen, en e-gezondheidszorg.

WaveVR: Context-bewust millimetergolf network voor interactieve virtuele en geaugmenteerde realiteit. 01/01/2022 - 31/12/2025

Abstract

Virtuele en geaugmenteerde realiteit (VR/AR) is de ultieme toepassing voor toekomstige draadloze netwerken. Deze toepassingen zullen nood hebben aan bandbreedtes van meerdere gigabits per seconde (Gbps), en vertragingen van enkele milliseconden om interactiviteit te kunnen ondersteunen. Huidige draadloze locale netwerktechnologieën (WLANs), zoals Wi-Fi, zijn niet in staat zulke bandbreedtes te voorzien. Het verhogen van de radiofrequentie naar de millimetergolf banden (mmBand), zou echter bandbreedtes tot tientallen of zelfs honderden Gbps kunnen ondersteunen. Er is echter één groot probleem: mmBandtransmissies hebben te kampen met hoog propagatieverlies en attenuatie door obstakels (bv. muren of mensen). De netwerkvertraging en bandbreedte van mmBand netwerken is dus erg variabel door gebruikersbeweging en obstakels. In WaveVR zullen we dit probleem oplossen, en mmBand technologie bruikbaar maken voor toekomstige interactieve VR/AR toepassingen. We zullen stabiele bandbreedte en netwerkvertraging bekomen, door gebruik te maken van context-bewustzijn. Gebruikers-, netwerk- en omgevingscontext (bv. gebruikerslocatie en beweging, gedetecteerde obstakels) zullen worden gebruikt om protocols van de data link tot de applicatielaag te optimaliseren, en naadloze transmissies van meerdere toegangspunten om obstakels te vermijden te ondersteunen. Er zal een vernieuwende evaluatiemethode worden toegepast, die technische metrieken combineert met gebruikersperceptie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Communicatie met lage vertraging voor energie oogstende robotzwermen (LOCUSTS). 01/01/2022 - 31/12/2025

Abstract

Zwermrobotica stelt robots in staat om samen complexe taken uit te voeren. Dit vereist draadloze communicatie met een lage vertraging tussen robots. Dit is een belangrijke open uitdaging en wordt bemoeilijkt door het feit dat robots voor langdurige autonomie moeten vertrouwen op het oogsten van energie uit de omgeving. Traditioneel maken multi-hop draadloze netwerken gebruik van het opslaan-en-doorsturen principe, waarbij pakketten worden doorgestuurd naar de volgende hop, tijdelijk worden opgeslagen, en dan verder worden doorgestuurd. Dergelijke protocollen vereisen coördinatie tussen robots, zijn energieverslindend, en hebben een hoge vertraging. Dit maakt ze ongeschikt voor mobiele energie-oogstende robotzwermen. Om aan de eisen zulke robotzwermen te voldoen, stellen we een radicaal nieuwe oplossing voor op basis van symboolsynchrone draadloze transmissie, waarbij elk ontvangen datasymbool onmiddellijk wordt doorgestuurd. Dit laat alle robots in het netwerk toe om een pakket tegelijkertijd te verzenden, wat de vertraging met verschillende grootteordes vermindert. Dit project is de eerste poging om symboolsynchrone transmissies toe te passen op mobiele robots met strenge energiebeperkingen. We zullen twee symboolsynchrone draadloze zenders ontwerpen, gebaseerd op respectievelijk infrarood en radiofrequentiegolven. Bovendien zullen we energie-efficiënte symboolsynchrone netwerkprotocollen voor energie oogstende robotzwermen onderzoeken en een prototype ontwikkelen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMEC-Interactieve training in virtuele realiteit met meerdere gebruikers (INTERACT). 01/01/2022 - 31/12/2023

Abstract

Het idee dat mensen leren door te doen vormt de basis van moderne opleidingsmethodologieën, waarbij de praktijk de voorkeur heeft boven theorie. Praktijkopleidingen vereisen echter dat onervaren studenten dure en mogelijk gevaarlijke apparatuur bedienen onder voortdurend toezicht van een deskundige trainer. Vooruitgang in virtuele realiteit (VR) biedt een potentieel veiligere en kosteneffectieve oplossing voor praktijkopleiding. De huidige VR-systemen laten echter geen levensechte interacties tussen meerdere gebruikers toe, en kunnen dus geen ondersteuning bieden voor collaboratief virtueel leren. Verschillende barrières staan een nieuwe generatie van interactieve VR-ervaringen met meerdere gebruikers in de weg: (i) het gebruik van bedrade VR headsets, (ii) onintuïtieve virtuele avatar besturing, en (iii) cyberziekte als gevolg van desynchronisatie. INTERACT wil deze barrières doorbreken door een flexibele draadloze netwerkoplossing te ontwikkelen voor VR-headsets die verbonden zijn met een edge-cloud VR-trainingsplatform dat de acties en bewegingen van de gebruiker gesynchroniseerd houdt in zowel ruimte als tijd

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Duurzame en adaptieve microbasisstations met ultrahoge capaciteit (SAMBAS). 01/11/2021 - 31/10/2024

Abstract

5G is de meest energieverslindende mobiele technologie tot nu toe en bereikt de grens van wat de planeet en de samenleving zich ecologisch en praktisch kunnen veroorloven. Er is al veel onderzoek verricht naar duurzame toestellen die gebruik maken van hernieuwbare energie. De energie-efficiëntie en duurzaamheid van de energieverslindende netwerkinfrastructuur moet echter nog enorm worden verbeterd. Het SAMBAS project heeft als doel een significant duurzamere toekomstige draadloos communicatienetwerk te ontwikkelen, met radicale innovaties op vlak van energie-zuinige communicatie-apparatuur, netwerkprotocollen, en algoritmen voor netwerkbeheer. Dit zal leiden tot sterk verminderde energiebehoeften van de netwerkinfrastructuur. SAMBAS draagt bij tot de verwezenlijking van deze doelstelling door de ontwikkeling van een innovatief, duurzaam microbasisstation voor draadloze millimetergolfnetwerken (mmWave) dat doeltreffend gebruik maakt van hernieuwbare energiebronnen in combinatie met uiterst energie-efficiënte hardware en communicatieprotocollen om het stroomverbruik te verminderen. Op netwerkniveau streven we ernaar de signaleringsoverhead en energievereisten met een orde van grootte te verminderen. Tenslotte zal door gezamenlijke energiebewuste optimalisatie van de systeembronnen in het netwerk en de cloud een duurzaam mmWave-gebaseerd gedistribueerd systeem worden ontwikkeld. We mikken op meer dan 5G-prestaties in termen van netwerkvertraging, ultra-hoge datasnelheden, betrouwbaarheid en bereik, terwijl we tegelijkertijd streven naar een significante vermindering van de afhankelijkheid van niet-hernieuwbare energiebronnen. Een geïntegreerd prototype zal gevalideerd worden via een prototype voor interactieve virtuele realiteit en communicatie met geconnecteerde voertuigen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IDLab - Internet en Data Lab 01/01/2021 - 31/12/2026

Abstract

Het IDLab IOF-consortium bestaat uit academische promotoren van de onderzoeksgroep IDLab, een onderzoeksgroep aan UAntwerpen met leden verbonden aan de faculteiten Wetenschappen en Toegepaste Ingenieurswetenschappen. IDLab ontwikkelt innovatieve, digitale oplossingen in twee grote onderzoekslijnen: (1) internettechnologieën met de focus op draadloze netwerken en Internet of Things (IoT) en (2) data science met de focus op gedistribueerde intelligentie en artificiële intelligentie (AI). De missie van het IDLab-consortium is de nummer één worden in Vlaanderen en ook een leidende partner in de wereld op het gebied van onderzoek en innovatie in de hierboven vermelde onderzoeksgebieden en dan voornamelijk op het vlak van stedelijke en grootstedelijke toepassingen (industrie, haven en wegen). IDLab richt zich op geïntegreerde oplossingen vanuit een applicatie en technologie perspectief om deze missie te verwezenlijken. Uit het oogpunt van de applicaties bieden we oplossingen aan voor alle belanghebbenden in grootstedelijke gebieden zodat we een vruchtbare kruisbestuiving tussen applicaties krijgen. Uit technologisch oogpunt, bestaat ons onderzoek uit hardware prototyping, connectiviteit en artificiële intelligentie wat ervoor zorgt dat we een complete, geïntegreerde oplossing van sensor tot software kunnen bieden aan onze industriële partners. De laatste jaren heeft IDLab de stad en haar omgeving verbonden door middel van sensoren en actuatoren. Het is nu tijd om (1) betrouwbaar en efficiënt de data te verbinden op een geïntegreerde manier om zo (2) de gegevens om te zetten in goed geïnformeerde inzichten en intelligente acties. Dit komt perfect overeen met onze twee grote onderzoekslijnen die we intensief willen valoriseren in de komende jaren. Het IDLab-consortium heeft een unieke positie in het Vlaamse ecosysteem om deze missie te verwezenlijken aangezien het consortium strategisch geplaatst is over verschillende onderzoeksgebieden en innovatieve belanghebbenden: (1) IDLab is een onderzoeksgroep verbonden aan het strategisch onderzoekscentrum imec, een leidend onderzoeksinstituut op het gebied van nano-elektronica en meer recent ook op het vlak van digitale technologie door geaffilieerde onderzoeksgroepen zoals IDLab. (2) IDLab heeft een strategische verbondenheid met IDLab Gent, een onderzoeksgroep aan de Universiteit Gent. Hoewel elke groep haar eigen onderzoeksactiviteiten heeft, wordt er een gemeenschappelijke onderzoeksstrategie gedefinieerd. In het het Vlaamse ecosysteem worden we samen gezien als de leidende partner in het onderzoek dat we uitvoeren. (3) IDLab is de mede-oprichter van The Beacon, een Antwerps ecosysteem voor innovatie waar startups, scale-ups, etc. die IoT- en AI-oplossingen ontwikkelen voor de stad, logistiek, mobiliteit en industrie 4.0, kunnen samenkomen. (4) IDLab draagt bij aan de valorisatie binnen UAntwerpen op het vlak van grootstedelijkheid, smart city en mobiliteit. Om onze valorisatie doelen te verwezenlijken, zal IDLab vier valorisatieprogramma's definiëren: VP1 Opkomende technologieën voor IoT van de volgende generatie, VP2 Menselijke artificiële intelligentie, VP3 Machine learning at the edge, VP4 Deterministische communicatienetwerken. Elk valorisatieprogramma wordt geleid door een van de copromotoren van het IDLab-consortium en bestaat uit twee of drie innovatie lijnen. Op deze manier zal het IDLab-onderzoek vertaald kunnen worden in een duidelijk programma-aanbod voor onze (industriële) partners wat ervoor zorgt dat we elk van hen een aanbod op maat kunnen geven. Elk valorisatieprogramma zal bijdragen aan de verschillende IOF-doelstellingen maar op een gedifferentieerde manier. Op basis van onze huidige ervaring zullen sommige valorisatieprogramma's zich meer toespitsen op lokale partners terwijl andere programma's zich hoofdzakelijk zullen richten op internationale en door de EU gefinancierde onderzoeksprojecten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Duurzaam Internet der Batterijloze Dingen (IoBaLeT) 01/10/2020 - 30/09/2024

Abstract

De verwezenlijking van de visie van het Internet der Dingen (IoT) heeft het mogelijk gemaakt om miljarden batterij-gevoede toestellen draadloos met het internet te verbinden. Batterijen zijn echter duur, groot, vervuilend en kortlevend. Jaarlijks miljarden IoT batterijen vervangen en weggooien is niet alleen financieel kostelijk, maar ook weinig duurzaam. Om dit probleem op te lossen, stellen we onze visie voor van een duurzaam Internet van Batterijloze Dingen (IoBaLeT). We stellen een toekomst voorop waar IoT toestellen zonder batterijen kleine hoeveelheden energie opslaan in een condensator en energie oogsten uit hun omgeving of via gelijktijdige draadloze overdracht van informatie en elektrische stroom (SWIPT). Door de onvoorspelbare energietoevoer zullen zulke batterijloze toestellen periodiek worden aangedreven, en in staat zijn om samen waarneming-, controle- en communicatietaken uit te voeren. Bestaande batterijloze technologie heeft veel tekortkomingen. Deze toestellen, meestal gebaseerd op RFID en backscatter, ondersteunen enkel eenvoudige sensortoepassingen, en ondersteunen geen complexe applicatielogica. Netwerken van zulke toestellen schalen niet, hebben een kort bereik en lage bandbreedte. Het doel van IoBaLeT is om batterijloze toestellen en netwerken naar een hoger niveau te tillen, met bandbreedte, schaalbaarheid en bereik op het niveau van bestaande batterijgedreven oplossingen. Om dit te bereiken ontwikkelen we een nieuwe type van batterijloos IoT toestel dat steunt op een combinatie van SWIPT, hybride energieoogst, actieve radiotransmissies, en wake-up radios. IoBaLeT plant innovaties op vlak van SWIPT efficientie, batterijloze netwerkprotocollen, en gedistribueerde periodieke planningsalgoritmen voor complexe toepassingen. Door batterijen achterwege te laten, zullen IoT toepassingen in staat zijn om op ongekend grote schaal, met aanzienlijk langere levensduur, en op moeilijk te bereiken plaatsen, te worden gebruikt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Schaalbare in-vivo terahertz nanonetwerken met localisatie 01/06/2020 - 31/05/2022

Abstract

Nanotechnologie maakt de weg vrij voor nanotoestellen die verschillende baanbrekende medische toepassingen mogelijk maken. Zulke nanotoestellen zullen door het menselijk lichaam vloeien, acties uitvoeren op bepaalde locaties en sensormetingen doorsturen naar de buitenwereld. Er is daarom behoefte aan tweerichtingscommunicatie tussen de nanotoestellen en de buitenwereld, evenals hun lokalisatie in het lichaam. In het ScaLeITN project zal ik draadloze signalen gebruiken in de terahertz (THz) frequenties om zowel lokalisatie- als communicatiemogelijkheden voor in-vivo nanotoestellen mogelijk te maken. Lokalisatie wordt mogelijk gemaakt via THz-backscattering, wat een beloftevol niet onderzocht pad is voorlokalisatie met lage energie en hoge precisie op nanoschaal. Het beperkte communicatiebereik dat kenmerkend is voor in-vivo THz signalen, wordt omzeild door multi-hop communicatie, waarbij alleen een geselecteerde subset van nanotoestellen in de multi-hop-route wordt gewekt. Selectie van intermediaire hops zal voornamelijk worden gebaseerd op hun locatie en hun beschikbare energie. Dit is opnieuw een nieuw paradigma dat belooft betrouwbare en schaalbare THz-nanocommunicatie mogelijk te maken met laag energieverbruik. De belangrijkste uitkomst van het project is het ontwikkelen van een prototype van een in-vivo THz nanonetwerk met lokalisatie- en tweerichtingscommunicatiemogelijkheden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Energiebewust plannen van computationele- en communicatietaken op batterijloze IoT toestellen. 01/12/2019 - 30/11/2023

Abstract

De verwezenlijking van de visie van het Internet der Dingen (IoT) heeft het mogelijk gemaakt om miljarden batterijgevoede toestellen draadloos met het internet te verbinden. Batterijen zijn echter duur, groot, vervuilend en kortlevend. Jaarlijks miljarden IoT batterijen vervangen en weggooien is niet alleen financieel kostelijk, maar ook weinig duurzaam. Om dit probleem op te lossen, stellen we onze visie voor van een duurzaam Internet van Batterijloze Dingen. We stellen een toekomst voorop waar IoT toestellen zonder batterijen kleine hoeveelheden energie opslaan in een condensator en energie oogsten uit hun omgeving. Door de onvoorspelbare energietoevoer zullen zulke batterijloze toestellen periodiek worden aangedreven, en in staat zijn om samen waarneming-, controle- en communicatietaken uit te voeren. Bestaande batterijloze technologie heeft veel tekortkomingen. Deze toestellen, meestal gebaseerd op RFID en backscatter, ondersteunen enkel eenvoudige sensortoepassingen, en ondersteunen geen complexe applicatielogica. Het doel van dit project is om batterijloze technologie te verbeteren, en zo batterijloze toestellen te ontwikkelen die complexe IoT applicaties kunnen ondersteunen. Om dit te bereiken zullen we een energiebewuste taakplanner voor periodieke toestellen ontwerpen die op intelligente wijze bepaalt welke applicatie- en netwerktaken op welk moment moeten worden uitgevoerd, rekening houdend met taakdeadlines, dataversheid, verwacht energieverbruik, en voorspelde geoogste energie. Om de efficiëntie verder te verbeteren zullen we daarbovenop een coöperatieve uitbreiding van de taakplanner onderzoeken voor het afladen van taken naar cloud-randapparaten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Tijdsgevoelige applicaties op batterijloze IoT toestellen 01/01/2020 - 31/12/2021

Abstract

Het Internet der Dingen (IoT) wordt grotendeels aangedreven door batterijen. Dit vormt een grote uitdaging voor de duurzaamheid en levensduur van IoT apparaten, aangezien batterijen een korte levensduur hebben en milieuvervuilend zijn. Om dit probleem op te lossen, stellen we het idee van batterijloze IoT netwerken voor, waar apparaten worden aangedreven door het oogsten van energie en kleine, langlevende condensatoren. Dergelijke apparaten raken echter vaak zonder energie, wat resulteert in periodiek aan-uit gedrag. Traditionele sequentiële applicaties, kunnen dergelijk gedrag niet aan, omdat ze hun voorwaartse vooruitgang verliezen. Dit probleem kan worden opgelost met taak-gebaseerde applicaties, die bestaan uit keten van onderling verbonden taken. Elke taak voert een atomaire functie uit, waarvan het resultaat in niet-vluchtig geheugen wordt bewaard na succesvolle voltooiing. Hierdoor, kan de voorwaartse vooruitgang worden gegarandeerd, zelfs bij frequent energieverlies. Het optimaal plannen van de uitvoering van deze taken is echter niet triviaal. In dit project stellen we een nieuwe taakplanner voor, die de deadline van taken en het specifieke gedrag van condensatoren en verschillende bronnen van energie oogst mee in rekening brengt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Logistieke IoT binnen de scheepsvaart. 01/01/2019 - 31/12/2020

Abstract

Om industriële omgevingen efficiënt te kunnen beheren maakt met tegenwoordig gebruik van essentiële ICT oplossingen zoals predictive maintenance, afstand-gebaseerde machinemonitoring en real-time communicatie tussen personeelsleden. Elk van deze toepassingen vereist echter de aanwezigheid van communicatie infrastructuur. Vele industriële omgevingen in de scheeps- en logistiekwereld bevatten metalen obstakels die traditionele internetverbindingen blokkeren tussen de verschillende afgelegen schip compartimenten, fabriekscontrolekamers en gestapelde containers. Het "Internet of Shipping" (IoS) project maakt het mogelijk om ook in dergelijke uitdagende en geïsoleerde omgevingen ICT toepassingen te gebruiken. Daartoe vertrekt het project van bestaande internet uplink verbindingen (satelliet, Wifi, Ethernet,…) en breidt dezen uit gebruik van multi-hop sub-GHz mesh netwerken voor het aanbieden van connectiviteit en indoor lokalisatieoplossingen. Binnen het IoS project worden deze oplossingen geoptimaliseerd voor (i) veiligheidstoepassingen (gezondheidsmonitoring, alarm generatie), (ii) track en tracing van goederen, materialen en personeel, (iii) communicatie tussen personeelsleden, en (iv) afstands-gebaseerde machinemonitoring.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMEC-A- budget 2019. 01/01/2019 - 31/12/2019

Abstract

Dit project is deel van de IMEC raamovereenkomst en voorziet in een structurele financiering van IMEC naar de groep toe om fundamenteel onderzoek te promoten. Deze middelen worden voorzien op basis van jaarlijkse KPIs die de groep moet halen naar IMEC toe (publicaties, financiering, enz.). Details hiervan zijn gedefineerd in de Way of Working van de raam overeenkomst tussen Universiteit Antwerpen en IMEC.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Energie-efficient groeperen van draadloze toestellen op basis van verkeer in dense netwerken. 01/01/2018 - 31/12/2021

Abstract

Bestaande draadloze netwerktechnologieën presteren vaak slecht in dense omgevingen, waar duizenden toestellen verbonden zijn met hetzelfde access point. Dit gebrek aan schaalbaarheid wordt veroorzaakt door de verhoogde kans dat twee toestellen tegelijkertijd gegevens verzenden, waardoor datapakketten botsen en verloren gaan. Recent werd station grouping voorgesteld als een nieuwe methode voor het voorkomen van botsingen bij datatransmissie in dense draadloze netwerken. Het achterliggende idee bestaat uit het groeperen van de draadloze toestellen, en elke groep exclusief toegang geven tot het draadloze medium tijdens een specifiek terugkerend tijdsinterval. Dit beperkt het maximum aantal gelijktijdige transmissies en vermindert het aantal potentiële botsingen. Bij het toepassen van deze techniek moeten echter verschillende parameters worden geconfigureerd en geoptimaliseerd. Zo moet het access point ondermeer het aantal groepen, het tijdslot van elke groep, en de toestellen die aan de groep worden toegekend vastleggen. Er zijn reeds een aantal algoritmen voorgesteld om de optimale configuratie te bepalen in functie van de huidige toestand van het netwerk en het type verkeer. Deze hebben echter verschillende tekortkomingen. Zo zijn ze complex en kunnen ze niet in ware tijd worden uitgevoerd. Ze zijn niet in staat om om te gaan met heterogeniteit en dynamiek van de eigenschappen van het dataverkeer (bv. pakketgrootte of transmissie interval). Tenslotte is geen van deze algoritmen in staat om gedifferentieerde verbindingskwaliteit te bieden of om om te gaan met interferentie tussen naburige netwerken. In dit project zullen we een optimalisatie-algoritme ontwikkelen voor het groeperen van toestellen in grootschalige draadloze netwerken dat deze tekortkomingen oplost.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMEC-A- budget 2018. 01/01/2018 - 31/12/2018

Abstract

Dit project is deel van de IMEC raamovereenkomst en voorziet in een structurele financiering van IMEC naar de groep toe om fundamenteel onderzoek te promoten. Deze middelen worden voorzien op basis van jaarlijkse KPIs die de groep moet halen naar IMEC toe (publicaties, financiering, enz.). Details hiervan zijn gedefineerd in de Way of Working van de raam overeenkomst tussen Universiteit Antwerpen en IMEC.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Groeperen van toestellen in ware tijd in functie van verkeerspatronen voor lage-energie draadloze netwerken met hoge densiteit. 01/10/2017 - 30/09/2021

Abstract

Bestaande draadloze netwerktechnologieën vertonen vaak slechte prestaties in netwerken met hoge densiteit, waar honderden of zelfs duizenden toestellen met dezelfde draadloze router verbonden zijn. Dit wordt vooral veroorzaakt door de stijgende kans dat twee toestellen op hetzelfde moment data trachten te versturen. Dit leidt tot botsingen tussen datapakketten en bijgevolg dataverlies. Recent werd een nieuwe datatransmissie methode voorgesteld voor draadloze netwerken met hoge densiteit, gebaseerd op het groeperen van toestellen. Het basisidee is dat toestellen worden opgesplitst in groepen, en elke groep een specifiek tijdslot krijgt toegekend waar enkel de toestellen van die groep data mogen sturen. Dit beperkt het aantal gelijktijdige transmissies en dus potentiële botsingen van pakketten. Het groeperen van toestellen heeft heel wat graden van vrijheid, zo kan het aantal groepen, de tijdsduur van elke groep, en welke toestellen tot de groep behoren worden geconfigureerd. Er werden reeds een aantal algoritmen voorgesteld om de optimale configuratie te bepalen in functie van het aantal verbonden toestellen, alsook hun transmissiepatroon. Deze algoritmen hebben echter een aantal tekortkomingen die in dit project worden aangepakt: (i) ze veronderstellen heel specifieke transmissiepatronen, (ii) ze kunnen niet in ware tijd worden uitgevoerd, (iii) ze kunnen niet omgaan met dynamische transmissiepatronen, (iv) ze kunnen geen Quality of Service differentiatie bieden tussen toestellen, en (v) ze kunnen geen meerdere, elkaar storende, netwerken optimaliseren. Het resulterende algoritme zal worden geëvalueerd in simulatie om de schaalbaarheid na te gaan, alsook worden geïmplementeerd in echte hardware om de uitvoeringstijd te evalueren.

Onderzoeker(s)

  • Promotor: Famaey Jeroen
  • Mandaathouder: Akbar Raja Usman
  • Mandaathouder: Sultania Ashish Kumar

Onderzoeksgroep(en)

MAGICIAN. 01/10/2017 - 30/09/2019

Abstract

Het doel van MAGICIaN is het overwinnen van de beperkingen van standaard NB-IoT netwerken die het gebruik in missiekritische toepassingen in de weg staan. Zo ondersteunt de standaard geen QoS differentiatie of vlotte handover functies. Wij zullen een complete netwerkbeheersoplossing ontwerpen die QoS garanties levert bovenop de bestaande NB-IoT netwerken. De MAGICIaN oplossing bestaat uit twee delen. De netwerkcontroller interageert met het access netwerk en de Evolved Packet Core (EPC) om toegevoegde waarde te bieden bovenop het best effort netwerk.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMEC-Spider. 01/06/2017 - 31/05/2018

Abstract

In het SPIDER ESA project van Antwerp Space, geeft imec technologisch advies over het ontwerp van de data link en netwerklaag protocols voor kleine satellietconstellaties en de implementatie en simulatie ervan in de ns-3 netwerksimulator.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Intelligente Hoge Densiteit en Lange Afstand IoT netwerken (IDEAL-IoT). 01/04/2017 - 31/03/2021

Abstract

Internet of Things wordt gekarakteriseerd door vele applicaties die lage bandbreedtes willen versturen over lange afstand, minimale kost en beperkte energie. Recent werden er in deze context zogenoemde SIM-loze draadloze technologieën voorgesteld: low power Wide Area Networks (LPWANs). Door gebruik te maken van sub-Ghz frequenties (typisch 433 of 868 Mhz) kan een LPWAN basisstation afstanden tot 50 kilometer overbruggen en duizenden nodes tegelijkertijd verbinden. Typische voorbeelden hiervan zijn SigFox, LoRa, IEEE 802.15.4g en WiFi HaloW. Deze technologieën zijn echter slechts recent voorgesteld en staan nog in hun kinderschoenen. Vele belangrijke optimalisaties m.b.t. Quality of Service, roaming, beheer van services, enz. bestaan vaak nog niet. Daarnaast gebruiken ze vaak hetzelfde spectrum wat kan leiden tot hoge niveaus van interferentie. Dit kan snel leiden tot congestie en onbetrouwbaarheid. Om dit te voorkomen wil het IDEAL-IoT project nieuwe geavanceerde en hoog configureerbare netwerk componenten ontwikkelen die, samen met een coördinatie raamwerk, kunnen gebruikt worden om het eco-systeem van draadloze sub-Ghz LPWANs te beheren. Meer specifiek zal Ideal-IoT focussen op 3 uitdagingen: 1) Binnen een technologie zal IDEAL-IoT de prestatie van bestaande LPWANs verbeteren met als focus op (i) een verhoogde schaalbaarheid (ii) de mogelijkheid om real-time data toe te laten en (iii) een verbeterde energie efficiëntie te bekomen tussen PHY&MAC co-ontwerp. 2) Tussen technologieën zal IDEAL-IoT de prestatie van LPWAN netwerken in hetzelfde spectrum verbeteren door de coëxistentie zowel tussen verschillende operatoren en tussen verschillende technologieën te beheren. Dit met als doel om (i) het pakket verlies sterk te verminderen en (ii) inter-technologie roaming en communicatie mogelijk maken. 3) Onderzoeken hoe virtualisatie kan gebeuren in een LPWAN omgeving. Dit omvat de ontwikkeling van technologie agnostische componenten, de mogelijkheid om configuraties uit de cloud te laten en over-the-air updates toe te laten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Multimodale sub-gigahertz communicatie and localisatie voor energiezuinige IoT applicaties (MuSCLe-loT). 01/04/2017 - 31/03/2019

Abstract

Het doel van MuSCLe-IoT is om de nodige algoritmes en protocollen te ontwikkelen voor zowel de IoT toestellen als de backend systemen om dergelijke multimodale communicatie en lokalisatie te ondersteunen. Geplande sleutelinnovaties hebben betrekking op load balancing en routering over verschillende technologieën heen alsook nauwkeurige multimodale lokalisatie in binnen- en buitenomgevingen zonder dat er nood is aan GPS. Er zal tevens bijzondere aandacht geschonken worden om de resulterende voetafdruk, signaleringsoverhead en impact op applicaties tot een strikt minimum te beperken. Een prototype zal worden ontwikkeld met ondersteuning voor Sigfox, LoRa, DASH7 en 802.14.5g.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Leugentjes Voor Bestwil: Hoe Foute Informatie een IoT Netwerk Kan Beheren. 01/01/2017 - 31/12/2020

Abstract

Deze dagen worden steeds meer verschillende toestellen verbonden met het internet of een netwerk, dit wordt ook wel het 'Internet of Things' (IoT) genoemd. Meer en meer toepassingen binnen het 'Internet of Things' worden kritischer en hebben strikte vereisten van de onderliggende draadloze infrastructuur. Denk hierbij aan het controleren en besturen van drones, wat een zeer betrouwbare communicatie met een zeer lage latency vereist met de mogelijkheid om van netwerktechnologie te veranderen als dit nodig is. De huidige IoT netwerken kunnen deze vereisten niet garanderen omdat (1) elke netwerktechnologie onafhankelijk werkt van de andere, (2) IoT toepassingen maar beperkte controle heeft over verschillende devices in het netwerk en (3) bestaande netwerk management oplossingen (zoals Software Defined Networks) enkel toepasbaar zijn op toestellen met voldoende resources. In het WHISPER project stellen we een manier voor dat dezelfde flexibiliteit kan garanderen in het managen van IoT netwerken net zoals in de bestaande netwerk management oplossingen, waarbij de ondersteuning van devices van derde met weinig resources gegarandeerd blijft. Door het genereren van "kleine leugentjes om bestwil" (artificiële berichten) omtrent de staat van het netwerk, kunnen we het gedrag van devices in het netwerk gaan aanpassen met als doel om het gehele netwerk te verbeteren en de netwerk vereiste te kunnen garanderen. Deze artificiële berichten kunnen gebruikt worden om het netwerk 'beet te nemen' op alle verschillende IoT netwerk lagen zoals MAC, netwerk- en transportlaag, in verschillende protocols. WHISPER kan op deze manier de controle krijgen over de volledige netwerk stack, zoals routing, link en end-to-end communicatie. WHISPER is dus in staat om een IoT omgeving met meerdere netwerk technologieën te beheren en controleren zodanig dat kritieke applicaties, zoals drones, gebruik kunnen maken van een betrouwbaar IoT netwerk.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMEC-HI2-project. 01/01/2017 - 31/12/2017

Abstract

Het High Impact project van IMEC heeft als doel om fundamenteel onderzoek te stimuleren dat in de toekomst de valorisatie van de groep ten goede kan komen. Binnen dit project, werden de volgende onderzoekslijnen gefinancierd: - Appdaptive: configureren van IoT netwerken op basis van de applicatievereisten - Deelname in de DARPA spectrum collaboration challenge - Densenets: SDN-gebaseerd netwerk beheer van draadloze netwerken (met als resultaat het ORCHESTRA platform) - SUBWAN: onderzoek naar LPWAN netwerken

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

CONAMO project. 01/10/2016 - 30/09/2018

Abstract

Het CONAMO project wil de trainingsvoorbereiding naar en de beleving op een grootschalig fietsevenement voor recreatieve renners verbeteren. Het doet dit via het monitoren en analyseren van een stroom aan fietssensordata, afkomstig van de renner en zijn vrienden. Hiervoor wordt onderzoek verricht naar een nieuwe betrouwbaar lange afstandsnetwerk in combinatie met intelligente data analyse algoritmes die de data kunnen verwerken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Robuuste en energie-efficiënte netwerken van virtuele sensoren. 01/10/2016 - 31/12/2016

Abstract

Draadloze sensor netwerken (DSNs) zijn, dankzij hun brede toepasbaarheid, in het laatste decennium uitgegroeid tot een uiterst populair concept. Ze kunnen worden gebruikt in een brede waaier aan meet- en controletoepassingen, zoals verkeerscontrole en milieumetingen. DSNs zijn opgebouwd uit veelal goedkope sensoren met beperkte rekenkracht en batterijvermogen, waardoor er vaak hardwarefouten optreden. Daarbovenop worden ze vaak willekeurig, alsook met hoge densiteit en redundantie uitgerold. Recent werd het concept van virtuele DSNs voorgesteld. Het werd tot op heden gebruikt om sensordata te verrijken door relevante fysieke sensoren te combineren, en om hardware hergebruik te voorzien door meerdere virtuele sensoren gebruik te laten maken van eenzelfde fysieke sensor. Het doel van dit project is om nieuwe voordelen van DSN virtualisatie te onderzoeken. Concreet zullen we een volledig gedistribueerd sensor virtualisatie platform ontwikkelen, dat fysieke sensoren toelaat om zichzelf te organiseren tot een robuust en energie-efficiënt virtueel sensorplatform. Robuustheid zal worden voorzien door redundantie van sensorhardware uit te buiten. Energie-efficiëntie zal worden verbeterd door op een intelligente manier redundante functionaliteit binnen een virtuele sensor uit te schakelen. De trade-off tussen robuustheid en energie-efficiëntie dynamisch optimaliseren is een belangrijke onderzoeksvraag die binnen dit project zal worden onderzocht. De eerste twee projectfasen zullen respectievelijk de control binnen en tussen virtuele sensoren onderzoeken. In de derde en laatste fase zullen de oplossingen worden uitgebreid om mobiliteit van sensoren te ondersteunen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Beheer van communicatienetwerken. 01/02/2016 - 31/01/2021

Abstract

Het Internet werd original ontwikkeld als een globaal communicatienetwerk dat computers informatie met elkaar laat uitwisselen. In de laatste jaren worden er steeds meer andere types van toestellen, zoals smartphones, met het internet verbonden. Op dit moment bevinden we ons aan de start van een nieuwe revolutie, die het internet der dingen (IoT) wordt genoemd. De visie van het IoT is dat alledaagse huishoudtoestellen, sensoren en andere objecten rechtstreeks met het internet worden verbonden. Hierdoor worden er heel wat nieuwe toepassingen mogelijk, zoals verkeerslichten die met elkaar coördineren om de wachttijd te minimaliseren of het vanop afstand opvolgen van de hartslag van patiënten. Al deze toestellen met het internet verbinden brengt echter heel wat gevaren met zich mee. Kwaadaardige gebruikers kunnen toestellen hacken om private informatie te stelen, of nog erger de controle ervan over te nemen. Om dit te voorkomen, moet het (vaak draadloze) netwerk dat deze toestellen met het internet verbindt, veilig en robuust zijn ten opzichte van cyberaanvallen en falingen. Het doel van dit project is om de beveiliging en robuustheid van draadloze IoT netwerken te verbeteren. Drie types van problemen worden onderzocht: (i) interne aanvallen, (ii) externe aanvallen en (iii) faling van netwerkapparatuur. Interne aanvallen worden uitgevoerd vanop toestellen die reeds onderdeel uitmaken van het netwerk en die bijvoorbeeld zijn overgenomen door een hacker. Externe aanvallen komen van buitenaf, zoals bijvoorbeeld denial-of-service (DoS) aanvallen. Faling van apparatuur worden veroorzaakt door onvrijwillige fouten, zoals bugs in software of defecte hardware.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

IMEC-SRA-HI2-project. 01/01/2016 - 31/12/2016

Abstract

Het High Impact project van IMEC heeft als doel om fundamenteel onderzoek te stimuleren dat in de toekomst de valorisatie van de groep ten goede kan komen. Binnen dit project, werden de volgende onderzoekslijnen gefinancierd: - Appdaptive: configureren van IoT netwerken op basis van de applicatievereisten - Deelname in de DARPA spectrum collaboration challenge - Densenets: SDN-gebaseerd netwerk beheer van draadloze netwerken (met als resultaat het ORCHESTRA platform) - SUBWAN: onderzoek naar LPWAN netwerken

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)