Onderzoek Jeroen Famaey

Abstract

Extended Reality (XR) blijft aan populariteit winnen, met diverse toepassingen voor consumenten en bedrijven. Bij het ontwerpen van XR-toepassingen moet men kiezen tussen bekabelde, draadloos verbonden of zelfstandige Head-Mounted Displays (HMD's). Deze resulteren respectievelijk in beperkte gebruikersvrijheid, compressie-artefacten of beperkte visuele kwaliteit. Dit project beoogt een oplossing die de voordelen van alle voorgaande opties combineert. Draadloze Millimeter-Wave (mmWave) verbindingen verzenden video van hoge kwaliteit met erg lage latentie, maar presteren momenteel slecht bij beweging, met veelvoorkomende degradatie en zelfs onderbrekingen in de verbinding. In dit project zullen we onderzoeken hoe mmWave interactieve en mobiele XR voor meerdere gebruikers mogelijk maakt. Consistente dekking in de hele ruimte vereist meerdere Access Points (AP's), dus we zullen hun optimale plaatsing onderzoeken, samen met dynamische, proactieve toewijzing van HMD's aan AP's, inclusief latentievrije handovers. Bovendien zullen we proactieve beamforming ontwerpen voor HMD's, om consistente hoogwaardige verbindingen te behouden tijdens snelle draaibewegingen. Met hedendaagse oplossingen zoals MU-MIMO en toekomstige technologieën zoals Reconfigurable Intelligent Surfaces en Distributed Antenna Arrays verbeteren we doorvoersnelheid en betrouwbaarheid. Evaluatie zal gebeuren via een nieuw testbed en simulatie. Het ontwerp van het testbed en de simulatietools zullen open source zijn.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Struye Jakob

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De uitstoot van broeikasgassen zorgt ervoor dat het klimaat in een alarmerend tempo verslechtert. Broeikasgas houdt de warmte in de atmosfeer vast, wat leidt tot opwarming van de aarde, extreme weersomstandigheden en veranderingen in het milieu, zoals stijgende zeespiegels. Landbouw draagt aanzienlijk bij aan de uitstoot van broeikasgassen, met een bijdrage van ongeveer een derde van de totale uitstoot. Verschillende recente duurzaamheidsvoorschriften, zoals het Vlaams stikstofdecreet en de EU Green Deal, proberen dit probleem aan te pakken. Een groot deel van de landbouwuitstoot ontstaat door het onwetenschappelijke gebruik van meststoffen die stikstof in de atmosfeer vrijgeven. Als gevolg hiervan worden boeren aangespoord om duurzame landbouwpraktijken te volgen en de uitstoot te verminderen. Om duurzame landbouw te implementeren, moeten boeren echter de optimale meting van zowel het stikstofgehalte als de emissie in de bodem in realtime kunnen bepalen. Er is echter een gebrek aan betaalbare systemen die zowel het stikstofgehalte als de emissie in de bodem in realtime kunnen meten en boeren kunnen helpen bij het bepalen van de optimale bemesting. Een dergelijk apparaat moet goedkoop zijn en een zeer beperkte onderhoud nodig hebben en geen extra financiële druk op boeren leggen. Bovendien moeten ze een 'implementeer-en-vergeet'-architectuur hebben, zodat er geen onderhoud en beheer van de boeren nodig is. Dit POC-voorstel Sustainable and Energy Neutral Soil Sensing (SENSS) wil deze kloof dichten door innovatieve, nieuwe bodemsensoren te ontwikkelen die naadloos werken in een agrarische omgeving. Het apparaat zal nieuwe energiewinnings- en energiebewuste technieken integreren, samen met draadloze connectiviteit met laag vermogen en ingebouwde intelligentie om een langdurige werking en in-device dataverwerking en -inferentie te bereiken. Het project maakt gebruik van de ecologie-, klimaat en milieukennis van het Global Change Ecology Excelentie consortia en de kennis van IDLab op het gebied van energiezuinige elektronica en communicatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Singh Ritesh Kumar
• Co-promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Struyf Eric
• Co-promotor: Weyn Maarten

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De 6e generatie mobiele netwerktechnologie (6G) zal een mensgerichte, hyper-verbonden wereld mogelijk maken. 6G zal niet alleen ongekende bandbreedte, vertraging, en betrouwbaarheid moeten aanbieden, maar ook nauwkeurige waarneming (sensing) van mensen en omgevingen. Dit opent de deur naar nieuwe omgevingsbewuste toepassingen zoals uitgebreide realiteit, mens-robot samenwerking, en autonoom transport. Om deze visie te realiseren, zijn nieuwe perceptieve radio's nodig die gezamenlijke waarneming en communicatie (ISAC) kunnen uitvoeren. Om de nodige 6G netwerkprestaties en waarnemingsaccuraatheid te kunnen garanderen zijn mmWave-frequenties (24-300 GHz) nodig. Helaas hebben bestaande mmWave apparaten niet de nodige flexibiliteit. Daarom is flexibele hardware nodig, gebaseerd op softwaregedefinieerde radio's en programmeerbare straalvormers, voor onderzoek naar 6G mmWave perceptieve radiosystemen. Dit project heeft als doel een experimenteel labo te ontwikkelen met deze apparatuur, waarmee nieuwe 6G ISAC-oplossingen voor omgevingsbewuste cyber-fysieke toepassingen kunnen worden ontworpen. Het labo zal uitgerust zijn met een motion capture-systeem voor het verzamelen van grondwaarheidsgegevens ter validatie van de waarnemingsnauwkeurigheid en voor gebruik als trainingsdata voor AI-algoritmen. XR-apparaten zullen geïntegreerd worden om mensgerichte experimenten met realistische 6G-toepassingen mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Berkvens Rafael
• Co-promotor: Halili Rreze

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het Vlaams Artificiële Intelligentie Onderzoeksprogramma is een strategisch basisonderzoeksprogramma met een consortium van elf partners: de vijf Vlaamse universiteiten (KU Leuven, Universiteit Gent, Universiteit Antwerpen, Universiteit Hasselt, Vrije Universiteit Brussel) en zes onderzoekscentra (imec, Flanders Make, VIB, VITO, Sirris en ILVO). Het programma brengt 300+ onderzoekers samen op het gebied van nieuwe AI-methoden die kunnen worden gebruikt in innovatieve toepassingen in gezondheid, industrie, planeet en energie en samenleving. Op die manier draagt het programma bij tot een succesvolle adoptie van AI in Vlaanderen. De ambitie is dat Vlaanderen een sterke internationale positie inneemt op het vlak van strategisch basisonderzoek in AI, en dit binnen een sterk en duurzaam Vlaams ecosysteem. Er zijn vijf focusonderzoeksthema's geselecteerd: verantwoorde AI, mensgerichte AI, duurzame AI (energie-efficiënt en performant), productieve en data-efficiënte AI (systemen die weinig data nodig hebben, die presteren door data te combineren met domeinkennis en ervaring van experts) en veerkrachtige en performante AI (robuust tegen veranderingen in de omgeving). De beschrijving van de werkpakketten en hun onderzoekstaken definieert de aspecten binnen deze thema's die in het programma zullen worden onderzocht. De AI-oplossingen worden gedemonstreerd in real-life use cases. Deze resultaten tonen niet alleen de effectiviteit aan, maar inspireren ook bedrijven voor adoptie en onderzoekers voor verder onderzoek. Het Vlaams Artificiële Intelligentie Onderzoeksprogramma maakt deel uit van het Vlaams AI-beleidsplan. Meer info: www.flandersairesearch.be

Onderzoeker(s)

• Promotor: Mannens Erik
• Promotor: Oramas Mogrovejo José Antonio
• Co-promotor: Calders Toon
• Co-promotor: Daelemans Walter
• Co-promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Goethals Bart
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Martens David
• Co-promotor: Mets Kevin
• Co-promotor: Oramas Mogrovejo José Antonio
• Co-promotor: Sijbers Jan
• Co-promotor: Van Leekwijck Werner
• Co-promotor: Verdonck Tim

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het overkoepelende doel van 6G-TWIN is om de basis te leggen voor het ontwerp, de implementatie en de validatie van een AI-native referentiearchitectuur voor 6G-systemen die Network Digital Twins (NDT) omvat als kernmechanisme voor de end-to-end, echte -tijdoptimalisatie, beheer en controle van zeer dynamische en complexe netwerkscenario's. Om dit doel te bereiken zal 6G-TWIN methoden, modellerings- en simulatieoplossingen leveren voor de definitie, creatie en beheer van meerlaagse virtuele representaties van toekomstige 6G-systemen, waarbij heterogene domeinen (d.w.z. edge, fog en cloud) en communicatietechnologieën ( Er bestaan ​​bijvoorbeeld cellulaire, optische en niet-terrestrische netwerken (NTN) naast elkaar. De projectoplossingen zullen worden gedemonstreerd in twee complementaire gebruiksscenario's die uitdagingen op het gebied van mobiliteit en energie-efficiëntie aanpakken, in lijn met de verwachte gebruiksscenario's van 6G en de Key Performance Indicators (KPI) die zijn gedefinieerd in eerder gefinancierde projecten (waaronder SNS JU STREAM-C/D- 2022). Ten slotte zal de deelname van kleine en middelgrote ondernemingen (MKB) ervoor zorgen dat het 6G-TWIN-consortium bijzondere aandacht besteedt aan de replicatie, re-engineering en exploitatie van de projectresultaten, waarbij de eisen van normalisatie-instellingen regelmatig worden afgestemd op de voorspelde marktbehoeften.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Camelo Botero Miguel

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het idee van gezamenlijke communicatie- en detectiemogelijkheden (JCS) is een revolutionaire en innovatieve oplossing. Eén enkel systeem heeft het potentieel om aanzienlijke vooruitgang te bieden op verschillende gebieden, zoals slim transport, slimme steden, slimme huizen, gezondheidszorg, veiligheid en milieumonitoring. iSEE-6G gaat verder dan JCS en stelt een verenigd radioplatform voor Joint Communication, Computation, Sensing en Power Transfer (JCCSP) voor, dat alle ondersteunende elementen van de voorgestelde oplossingen in toekomstige 6G-netwerken omvat. Door het integreren, exploiteren en ondersteunen van sleuteltechnologieën voor 6G biedt iSEE-6G a) JCCSP-georiënteerde nieuwe intelligente herconfigureerbare oppervlakken (RIS) en flexibele beamforming array-oplossingen; b) JCCSP-geoptimaliseerd ontwerp van de fysieke laag, inclusief golfvormontwerp, framestructuurontwerp, kanaalmodellering, precodering/beamforming met betrekking tot het architectuurparadigma van het open radiotoegangsnetwerk (O-RAN); c) JCCSP-compatibele cross-layer-schema's ontwerpen met nieuwe mogelijkheden in termen van servicegerichte netwerkarchitectuur; en d) door JCCSP geïmplementeerde oplossingen op systeemniveau voor het bieden van nieuwe functionaliteiten voor een celvrij 6G-netwerk. Het iSEE-6G Proof-of-Concept (PoC) richt zich op JCCSP-gebruiksscenario's in luchtcorridors, waar UAV's met verschillende rollen die verschillende diensten leveren naast elkaar bestaan en met elkaar coördineren. In het testbed van IMEC worden bovendien statisch gedistribueerde spoorwegondernemingen en voertuig-UE's opgenomen voor een noodhulpincident. De UAV's bewaken het gebied, schatten en rapporteren nauwkeurige positionering en zorgen voor situationeel bewustzijn door middel van geïntegreerde detectie. In het testbed van ORO maken op 5G-golfvormen gebaseerde JCCSP gebruik van de KPI-verzamelingsmogelijkheden ervan. De werking van het testbed zal worden uitgebreid naar een buitenlocatie, waar UAV's en IoT-apparaten zullen worden ingezet om de Wireless Power Transfer (WPT)-mogelijkheden te testen. Edge-rekenkracht wordt gebruikt voor monitoring van Public Protection and Desaster Relief (PPDR) en JCCSP-as-a-Service-implementatie

Onderzoeker(s)

• Promotor: Marquez-Barja Johann
• Co-promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Edge computing is nieuw computerparadigma voor het internet der dingen. Vergeleken met cloud computing, migreert edge computing gegevensberekening of -opslag naar de ''edge'' van het netwerk, dicht bij de eindgebruikers. Deze aanpak biedt verschillende voordelen: (1) lagere vertraging, (2) minder congestie en bandbreedteverbruik in het kernnetwerk, (3) betere mogelijkheden voor lokale load balancing en schaalbaarheid, en (4) betere privacy en veiligheid. Wanneer dit model wordt doorgetrokken naar de diepe rand ("far edge"), hebben sensoren en andere computerapparatuur sterk beperkte systeembronnen (rekenkracht, opslag en energie) in vergelijking met traditionele edge- of cloudservers. Dit bemoeilijkt de inzet en uitvoering van machine learning (ML) algoritmen in de diepe rand aanzienlijk, waardoor zogenaamde TinyML-oplossingen nodig zijn, die werken in het vermogensbereik van milliwatt en minder. Tot nu toe heeft TinyML zich gericht op het mogelijk maken van basis-ML op individuele sensoren met laag vermogen en andere randapparatuur. Dit maakt het echter niet mogelijk complexe collaboratieve verre randtoepassingen te implementeren, waarbij vele sensoren een reeks gecoördineerde sub-taken moeten uitvoeren om een algemene doelstelling te bereiken. Het ExCITE-project wil deze leegte opvullen door sensoren met beperkte middelen in staat te stellen samen te leren en beslissingen te nemen. In dit project zullen we schaalbare draadloze technieken voor gegevensverzameling en -aggregatie, die gebruik maken van over-the-air computing, ontwikkelen. We zullen daarbovenop collaboratieve resource-aware scheduling en gedistribueerde intelligentiemethoden ontwikkelen, die de uitvoering van TinyML-algoritmen aanpassen op basis van beperkte en variabele beschikbare systeembronnen en energie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Extended Reality (XR) is de killer-toepassing geworden voor toekomstige draadloze netwerken. XR zal naar verwachting een belangrijke bron van verkeer zijn voor 6G. Toepassingen zijn onder meer onderwijs, gezondheidszorg en gaming. XR vereist nauwkeurige en real-time houdinginformatie (gebarenherkenning) om een vlotte ervaring mogelijk te maken. Recentelijk hebben onderzoekers het gebruik van sub-6 GHz Wi-Fi-signalen voor houdingbepaling onderzocht en de resultaten zijn veelbelovend. Radiogolven op deze frequenties bieden een lage resolutie vanwege de lage bandbreedte. Anderzijds bieden mmWave-frequenties (>30 GHz) niet alleen hoge datasnelheden, maar ook een hoge ruimtelijke resolutie. De verbeterde ruimtelijke resolutie is belangrijk voor houdingbepaling in realistische XR. Ik wil mmWave-signalen gebruiken voor houdingbepaling. Dit idee om communicatiesignalen te gebruiken voor waarneming staat bekend als Integrated Sensing and Communication (ISAC). Daartoe wil ik een uitgebreide en realistische dataset van gebaren verzamelen over verschillende mensen en omgevingen. Vervolgens zal ik nieuwe signaalverwerking en op deep learning gebaseerde algoritmen ontwikkelen voor omgevingsonafhankelijke en op meerdere gebruikers gebaseerde detectie. Bovendien zal ik een energiezuinige oplossing onderzoeken voor houdingbepaling op edge toestellen. Ten slotte zal ik een real-time prototype ontwikkelen, dat houdingenprojecteert op de gebruikers virtuele avatar.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Berkvens Rafael
• Mandaathouder: Bhat Nabeel Nisar

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Zwermrobotica stelt grote groepen robots in staat samen te werken aan complexe taken. Een belangrijk obstakel dat toepassing in de praktijk in de weg staat, is dat robots over het algemeen op batterijen werken, wat in het beste geval een autonomie van een paar uur toe laat. Bestaande oplossingen voor dit probleem, zoals autonome oplaadstations, aangedreven oppervlakken en draadloze energieoverdracht, gaan uit van de aanwezigheid van een elektriciteitsnet. Dit maakt ze ongeschikt en onpraktisch in vele situaties, waar robots ad hoc of op moeilijk bereikbare plaatsen worden ingezet. In AmbientSwarms stellen we een alternatieve oplossing voor, waarbij robots van energie worden voorzien door omgevingsenergie te oogsten, om zo een jarenlange autonomie te bereiken. Omgevingsenergie is echter variabel en onvoorspelbaar. Hierdoor krijgen robots die afhankelijk zijn van omgevingsenergie onvermijdelijk te kampen met stroomstoringen. Dit bemoeilijkt het uitvoeren van computationele taken en de communicatie tussen samenwerkende robots aanzienlijk. In het AmbientSwarms project zullen we nieuwe methodes ontwikkelen om door omgevingsenergie aangedreven zwermrobots met elkaar te laten communiceren en samen taken te laten uitvoeren. Bovendien zullen we bestuderen hoe mobiele oplaadstations gebruikt kunnen worden om de slaagkans van de taakuitvoering van de zwerm te verhogen. Om onze oplossing te evalueren, zal zowel een simulatietool als een testbed met hardware prototypes worden ontwikkeld.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Lemoine Wouter

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Draadloze technologie met laag vermogen wordt tegenwoordig vaak gebruikt voor eenvoudige monitoringtoepassingen, waarbij ruwe sensorgegevens periodiek ter analyse aan een server worden gerapporteerd. De ambitie van het OpenSwarm-project is om de volgende revolutie in deze datagestuurde systemen op gang te brengen door echte collaboratieve en gedistribueerde slimme knooppunten te ontwikkelen, door middel van baanbrekende R&I in drie technologische pijlers: efficiënt netwerken en beheer van slimme knooppunten, collaboratieve energiebewuste kunstmatige intelligentie ( AI) en energiebewuste zwermprogrammering. De resultaten worden geïmplementeerd in een open softwarepakket genaamd "OpenSwarm", dat wordt geverifieerd in onze laboratoria op twee testbeds met 1.000 knooppunten. OpenSwarm wordt vervolgens gevalideerd in vijf real-world proof-of-concept gebruiksscenario's, die vier toepassingsdomeinen bestrijken: Hernieuwbare energiegemeenschap (steden en gemeenschap), ondersteuning van menselijke werknemers bij het oogsten (milieu), monitoring van oceaangeluidsvervuiling (milieu), gezondheid en Veiligheid op industriële productielocaties (industrieel/gezondheid), bewegende netwerken in treinen (mobiliteit). Een alomvattend verspreidings-, exploitatie- en communicatieplan (inclusief een breed scala aan activiteiten met betrekking tot standaardisatie, onderwijs en outreach, open wetenschap en startup-formaties) versterkt de verwachte impact van OpenSwarm, waardoor een stapsgewijze verandering wordt bereikt die nieuwe, toekomstige energiebewuste zwermen mogelijk maakt van samenwerkende slimme knooppunten met brede voordelen voor het milieu, de industrie en de samenleving.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Om onze Europese 6G-visie voor de jaren 2030 waar te maken, en om kansen en uitdagingen van toenemende omvang aan te pakken, bijv. duurzaamheid, betrouwbaarheid, green deal efficiency, digitale inclusie, is er behoefte aan een vlaggenschipproject voor de ontwikkeling van een holistisch 6G-netwerkplatform en -systeem. Om in deze behoefte te voorzien, wordt Hexa-X-II voorgesteld met de ambitie dit vlaggenschipproject te zijn en de wereld te inspireren voor digitale transformatie door middel van nieuwe 6G-diensten. Hexa-X-II zal, naast enabler-georiënteerd onderzoek, werken aan geoptimaliseerde systematisering, vroege validatie en proof-of-concept; het werk zal vooruitgaan van de 6G key enablers die de menselijke, fysieke en digitale werelden verbinden, zoals onderzocht in Hexa-X, naar geavanceerde technologische gereedheidsniveaus, inclusief belangrijke aspecten van modules / protocollen / interfaces / data.Hexa-X II omvat: (a) de levering van geavanceerde / verfijnde use cases, diensten en eisen, die waarde voor de samenleving garanderen; (b) de levering van de 6G-platformblauwdruk, die verbeterde connectiviteit voor 6G-diensten zal omvatten, mechanismen die de visie "netwerken voorbij communicatie" realiseren (sensing, computing, betrouwbare AI), efficiënte netwerkbeheerschema's; (c) dealisatie van uitgebreide validatie op systeem- en componentniveau; (d) acties voor wereldwijde impact, terwijl strategische autonomie op cruciale gebieden voor de EU wordt gewaarborgd. Europa neemt een leidende positie in met 6G-onderzoek en is momenteel toonaangevend op het gebied van draadloze netwerktechnologieën. Nu is het tijd om onze gezamenlijke onderzoeksambitie te benutten met een vlaggenschipproject dat de R&D-inspanningen zal leiden naar end-to-end systematisering en validatie. Het Hexa-X-II vlaggenschip is een unieke inspanning en een holistische visie, van een 6G systeem van geïntegreerde technologie enablers, die "verder gaan dan de som van de delen", en van een "netwerk voorbij communicatie" platform voor ontwrichtende economische / milieu / maatschappelijke impact; deze zijn van vitaal belang voor het vestigen van het Europese 6G technologisch leiderschap!)

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Marquez-Barja Johann
• Co-promotor: Weyn Maarten

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Lemic Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Weyn Maarten

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Mijn onderzoeksinteresses gaan momenteel uit naar toekomstige draadloze netwerken en geconnecteerde toepassingen. Ik ben specifiek geïnteresseerd in energiezuinige computers en communicatienetwerken om een duurzamer internet der dingen mogelijk te maken, evenals uitdagende geconnecteerde toepassingen die mogelijk worden gemaakt door toekomstige draadloze netwerktechnologieën, zoals genetwerkte virtuele realiteit, robotzwermen en gedistribueerde edge computing.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Hellinckx Peter
• Promotor: Latré Steven
• Promotor: Mannens Erik
• Promotor: Weyn Maarten
• Co-promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Hellinckx Peter
• Co-promotor: Latré Steven
• Co-promotor: Mannens Erik
• Co-promotor: Marquez-Barja Johann
• Co-promotor: Mercelis Siegfried
• Co-promotor: Mets Kevin
• Co-promotor: Oramas Mogrovejo José Antonio
• Co-promotor: Saldien Jelle
• Co-promotor: Verdonck Tim
• Co-promotor: Weyn Maarten
• Mandaathouder: Braem Bart
• Mandaathouder: Braet Olivier

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In de afgelopen jaren is edge computing naar voren gekomen als een nieuw computerparadigma voor het Internet of Things (IoT). Het vermindert end-to-end latentie, congestie, bandbreedteverbruik, en verbetert de lokale load balancing-mogelijkheden en schaalbaarheid in termen van resource- en energieverbruik. Aan de andere kant hebben sensoren en andere computerapparatuur die dit model doortrekken naar de verre rand, sterk beperkte mogelijkheden (d.w.z. rekenkracht, opslag en energie) in vergelijking met traditionele rand- of cloudservers. Dit bemoeilijkt de inzet en uitvoering van algoritmen voor machinaal leren (ML) aan de rand aanzienlijk. Dit probleem wordt aangepakt door de TinyML-gemeenschap, door individuele sensoren met laag vermogen en andere randapparatuur in staat te stellen basis-ML-algoritmen uit te voeren. Deze vooruitgang is echter onvoldoende om complexe far edge-toepassingen te implementeren, waarbij het randapparaat zich in een omgeving of context bevindt die in de loop van de tijd langzaam verandert. Tegelijkertijd worden door de massale toename van IoT toestellen meer een meer materialen en batterijen gebruikt. De combinatie van deze twee trends zal nieuwe methodes vragen om op een optimale manier sensor data te kunnen blijven verwerken zonder de aarde en het milieu verder te gaan belasten. Het IOF POC Saints-project wil deze lacune opvullen door sensoren en randapparatuur met beperkte middelen (materialen, energie en impact op de omgeving) in staat te stellen te leren en beslissingen te nemen door hun activiteiten af te stemmen op de beschikbaarheid van computer- en energiebronnen op sensorapparatuur met beperkte middelen. Dit door verschillende innovaties die binnen de IDLab zijn ontwikkeld samen te brengen, toe te passen op deze applicatie domeinen en de eerste stappen te zetten om dit op verschillende domeinen te valoriseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Weyn Maarten
• Co-promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De standaard beheersmogelijkheden van commercieel beschikbare toestellen in een gecombineerde bedrade/draadloze (Ethernet, WiFi, Bluetooth) omgeving laten niet toe om te voldoen aan de strikte eisen inzake end-to-end (E2E) vertragingen en jitter. VELOCe zal verbeteringen aanbrengen en uitbreidingen toevoegen aan de laatste WiFi 6/6E en LE Audio standaarden en deze benchmarken. Concreet zal VELOCE E2E, compatibele mechanismen ontwikkelen om vertragingen door communicatie en audioverwerking volledig onder controle te krijgen en te verifiëren, en om in ware tijd de instellingen van toestellen en het netwerk aan te passen op basis van E2E prestatiemetingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Marquez-Barja Johann
• Co-promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Delgado Carmen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Lemic Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Delgado Carmen
• Co-promotor: Hellinckx Peter
• Co-promotor: Mercelis Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Hellinckx Peter

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt de realisatie van een autonoom beheerssysteem voor slimme gebouwen die communiceren op basis van de BLEv5 (Bluetooth Low Energy versie 5) specificatie voor maasnetwerken. Het systeem omvat (batterijloze) toestellen die energie oogsten, een maasnetwerk dat connectiviteit aanbiedt met ondersteuning van kwaliteitsgaranties en draadloos energie kan transfereren, en de verbinding met applicatie-specifieke platformen in de Cloud. Het zal geconnecteerde toestellen ondersteunen tijdens hun volledige levensduur en hierbij, op een aantoonbare manier, aan hun gevraagde kwaliteitsgaranties voldoen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Berkvens Rafael

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Santi Serena

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Weyn Maarten

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Latré Steven
• Co-promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Weyn Maarten
• Co-promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Latré Steven
• Co-promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Mennes Ruben

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Latré Steven
• Co-promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Co-promotor: Latré Steven
• Mandaathouder: Mennes Ruben

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen
• Mandaathouder: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Famaey Jeroen

Onderzoeksgroep(en)

• Internet Data Lab (IDLab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject