Energy harvesting active networked tags (en han ts)

Energy Harvesting Active Networked Tags (EnHANTs)for ubiquitous object networking

M. Gorlatova, P. Kinget, I. Kymissis, D. Rubenstein, X. Wang, and G. Zussman

IEEE Wireless Communications, Dec 2010

浅見・川原研 B4 鈴木有

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Bar code (1952-)

RFID (1985-)

EnHANTs ? (2009-)

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EnergyHarvestingActiveNetworkedTags

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周りの環境から電力を回収して（エナジーハーべスティング）

自立的にネットワークを形成する（タグ同士で通信し合う）

IDタグ


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IDタグ


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IDタグ


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IDタグ

1.RFIDとの比較、EnHANTsとは

2.EnHANTsを実現する要素技術

3.prototypeの紹介

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同じID タグとしてRFIDとは何が違うのか

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RFID EnHANTs

通信を行うタイミング

リーダーに近づけた時(passive)

自ら通信を行う(active)

通信先リーダー⇔IDタグの一対一通信

タグ同士でマルチホップネットワークを形成

電源電池 or リーダーから供給

Energy Harvesting

RFIDは電力、通信のタイミングなどをリーダーに依存している

陳列物品の管理におけるRFIDの不便さ

タグにReaderを

いちいちかざす

Reader(アンテナ)を各所に配置

OR

→EnHANTsはタグ自身が周囲とID情報を交換

EnHANTsとは

・環境エネルギーを回収(屋内の太陽光発電が主)

・超低電力で動作(数nJ / bit レベル)

・タグ同士でマルチホップネットワークを形成

・1~10mの近距離通信

・薄くて、柔軟なIDタグ応用物品管理（図書館の本、倉庫の荷物、店舗の商品）

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EnHANTsを実現する要素技術

• 有機太陽電池の利用

• UWBの利用

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有機太陽電池の利用利点

・flexible

・少ない光量でも比較的高い電圧を保持（屋内の光でも、バッテリー充電可）

欠点

・効率が悪い(1-1.5%) cf. Si(10-20%)

→ システム全体の電力効率を上げることによりカバー

・水や酸素に反応しやすい

→ 薄いフィルムで覆うことにより回避できる14

UWB(Ultra-WideBand)の利用

1GHz程度の広い周波数帯に拡散して送る、通信方式

極短時間のパルス波を使う

→ 単純な信号かつ短時間。信号を送る電力が少ない送受信に必要なエネルギーが transmit < receive と逆転。

→ 超低消費電力

筆者らのグループではReciever : 1.65nJ/bitTransmitter: 280pJ/bitData rate: 1Mb/sを達成。

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その他 (future work)

- UWBのエネルギー消費が

transmit < receive という特性

・EnHANTsに適した制御プロコトルが必要

Challenge・Cross layer control・inaccurate clocks・a high power mode・three state(independent, paired, communicating)・transmit-only tag・inventory theory applied to energy optimization

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Prototypeの作成

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まとめ

・EnHANTsとは、タグ自身がネットワークを形成し、

電源を自ら作り出すため、リーダーに依存しないIDタグ

・有機太陽電池・UWBの技術の進歩により、実現が近づいている。

・これからの課題は、EnHANTs特有のプロコトルの検討

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・エナジーハーベスティングの技術を利用したおもしろいアプリケーションだと思い、選びました。

・システムについての定量的な評価がほとんどなく、まとめるのに苦労した。

ご清聴ありがとうございました

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