Snart disputerar Edison - Högskolan i Halmstads första helt "egna" doktor.

Den 17 november disputerar Edison Pignaton de Freitas och hans arbete kan, enkelt uttryckt, beskrivas i termer av hur arbetsuppgifter fördelas i trådlösa sensornätverk. I Edisons arbete utgår han från nätverk som består av såväl stationära som mobila sensorer (noder). Tillämpningarna är många och så klart kommer uppdragen som sensornätverken arbetar med att variera från stund till annan. Edison vet hur man fördelar arbetet i nätverken på ett smart och energieffektivt sätt.

Nätverken

Edisons avhandling handlar om sensornätverk som kan täcka stora ytor. Det kan vara en stad eller stora odlingar, det kan handla om att effektivisera trafik, eller driva odling med ett minimum av bekämpningsmedel. Inom jordbruket kan man arbeta med små mobila noder som inte orsakar någon skada. Det som är speciellt med Edisons arbete är att han arbetar med sensornätverk som består av både stationära och mobila noder och att han i arbetet intresserat sig för hur arbetsuppgifter sprids och fördelas i nätverket.

- Dels arbetar jag med noder som är stationära i miljön, dels med noder som är mobila säger Edison. Nätverken ser förstås olika ut, med varierande inslag av stationära och mobila noder. Med mobila noder skall man förstå enheter som oftast "åker med någon annan", de kan sitta på en bil eller ett flygplan, huvudsaken är att de kan hjälpa till att lösa uppgiften.

Energieffektiv kommunikation efter modell från biologin

Frågorna Edison arbetat med gäller sådant som hur man sätter upp och konfigurerar en uppsättning stationära och mobila noder för en särskild uppgift.

- För mig är det mest intressant att arbeta med system där de båda slagen av noder förekommer samtidigt, och jag tror också det är vanligast. Man måste också förstå att den uppsättning noder du väljer beror på vad du vill göra, säger Edison.

Grundläggande för sensornätverk är förstås att de vet vad de skall göra och eftersom noderna måste samarbeta krävs det att de kommunicerar. Särskilt för de noder som har väldigt begränsad tillgång till energi gäller att kommunikationen måste hållas på ett minimum.

-Som alltid gäller att radiokommunikation är energikrävande, påpekar Edison.

En fråga Edison jobbat med gäller hur stationära noder skall kunna kalla på sina mobila kollegor för att få hjälp att utföra ett uppdrag, låt oss säga att det gäller att mäta luftföroreningar inom ett särskilt område. Precis som namnet säger är de mobila noderna i rörelse och de stationära skulle kunna göra en "flooding" (alla ropar), men det är mycket dyrt i termer av förbrukad energi.

-Man kastar helt enkelt bort mycket energi som vi har begränsad tillgång till i de här slagen av sensornätverk, istället för att alla ropar kan det räcka att en ropar, säger Edison. På frågan hur man kan hitta den som skall "ropa" svarar Edison att han arbetat med en modell med utgångspunkt i biologin.

-Ett smart sätt är att mobila noder (som ofta har bättre tillgång till energi) som rör sig skickar beacons (ung. signal) till de stationära noderna. Noderna tar emot dessa beacons och lagrar dem, fortsätter Edison.

Allt detta sker efter en biologisk modell som liknar hur djurarter arbetar med doftsignaler - feromoner. Enkelt uttryckt lägger de mobila noderna lägger ut ett feromonspår och syftet är det samma som i biologin - att påverka andra individers beteenden.

Att få mobila noder dit man vill

Naturligtvis kommer systemen att få olika uppdrag över tiden, så länge hårdvaran stödjer vad de skall göra, så kan man fördela ut olika jobb till hela eller delar av ett system. Om vi återgår till scenariot med stadsmiljön kan vi leka med tanken att de stationära noderna är utplacerade på olika lämpliga platser i miljön och i vårt exempel finns de mobila utplacerade i taxibilar. Just i dag är deras gemensamma uppgift att mäta luftföroreningar, och just i dag kräver uppdraget att mätningar utförs i ett område, där det inte finns någon stationär nod. Taxibilarna som bär de mobila noderna rör sig ju inte beroende av mätuppdraget utan därför att de utför olika transporter. Hur kan vi då få utfört mätningar där vi vill?

- Min idé är att vi har ett smart sätt att lämna över uppdrag mellan olika mobila noder och hålla dem i de områden där uppdragen skall utföras, detta görs på grundval av information om position och destination, säger Edison.

För att förstå att uppdraget kan genomföras genom att en nod kommer till den aktuella mätplatsen, utgår Edison från en modell i tre nivåer som bygger på hur mycket information man har tillgång till. I den första nivån har man i princip ingen information alls. Man vet bara att noden är i det aktuella området (staden) och dess destination. I den andra nivån vet man den aktuella positionen och nodens mål. Om man drar en linje mellan nuvarande position och destination kan man bedöma hur mycket av linjen som finns i området där mätuppdraget skall utföras. Det finns också en tredje nivå, linjen i nivå två är ju "fågelvägen" mellan två punkter och den kan inte taxin ta, utan den måste förstås följa vägarna. I den tredje har man också information om den exakta vägen som noden rör sig.

Valet av område

Edison beskriver på ett mera övergripande plan att hans arbete består av tre områden; att konfigurera stationära noder, att överlämna uppdrag till mobila noder och hur man fördelar arbetet mellan de två typerna av noder.

-Jag kom in på det här spåret med S3-projektet som CERES arbetade med för några år sedan. Där arbetade vi endast med stationära noder i trafikmiljö. För mig med en bakgrund i den brasilianska armén och möjliga tillämpningar där, var det naturligt att också tänka in mobila noder och framför allt att kombinera dem, säger Edison. På frågan om vad som skiljer Edisons forskning från annan forskning som pågår kring sensornätverk svarar Edison:

- Jo det här är ett stort forskningsområden, intresset är stort och många är med och jobbar med frågorna. University of California, Los Angeles driver ett projekt som har likheter med detta, men det finns avgörande och viktiga skillnader. Medan jag tittar på hur arbetet fördelas i nätverket tittar de på hur man samlar in informationen. Båda aspekterna behövs och fler därtill, så de olika projekten kompletterar varandra, säger Edison.

Edison

Efter sin disputation i november kommer Edison att åka tillbaka till Brasilien och fortsätta sitt arbete i armén och fortsätta med forskning inom området. Här håller han förutom allt annat på med en forskningsmedelsansökan som han vill få klar innan han disputerar. Edison blir för övrigt den förste som disputerar och får sin doktorsexamen från Högskolan i Halmstad.

- Det känns bra att få min examen här, det är ju här jag gjort allt mitt arbete, säger Edison.

Som vanligt är Edison djupt engagerad i det han gör.

-Jag har en massa att göra, jag måste fixa allt för min disputation, och det är verkligen många saker, det är mycket att tänka på säger Edison. Att tiden är knapp blir än mer tydligt när man inser att Edison dessutom skall disputera två gånger.

- Jag skall disputera i Brasilien också, i december, avslutar han.

TEXT OCH BILD: ROLAND THÖRNER