Prijsuitreiking de heer M. Lont

Considerans, uitgesproken door prof.dr.ir. E.R. Fledderus,
op de KIVI bijeenkomst te Eindhoven op 10 juni 2014

Mijnheer de voorzitter, dames en heren,

In zijn vergadering van 31 januari 2014 heeft het bestuur van de Stichting Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Vederprijs 2013 toe te kennen aan dr.ir. Maarten Lont, "voor zijn vernieuwende ontwerpmethoden voor een wake-up receiver ten behoeve van draadloze body-area netwerken met een zo laag mogelijk vermogensgebruik".

Draadloze netwerken komen steeds dichter 'op de huid' te zitten. Als we door de lijst van eerdere winnaars van de Vederprijs kijken dan zien we o.a. de telefonische verbinding tussen Nederland en Nederlands-Indië, of radiocommunicatie over grote afstanden via de troposfeer. Andere prijswinnaars hielden zich bezig met technologie-ontwikkelingen die terecht kwamen in GSM, UMTS, Bluetooth, WiFi, ... Maar ook deze systemen zijn vaak nog ongeschikt voor zeer energiezuinige netwerken die de basis vormen van het zogenaamde internet-of-things.

Naast energiezuinigheid speelt ook het efficiënt gebruik van spectrum een steeds belangrijkere rol, in combinatie met het minimaliseren van geïnterfereerde oppervlakte of volume. Kleine cellen, multi-hop netwerken - het zijn allemaal belangrijke stappen in het realiseren van een zeer kleine benodigde energie per bit, en een optimale spectrale efficiëntie, bits per seconde per hertz, per oppervlakte of volume-eenheid.

Het is belangrijk om te bedenken dat het ontwerpen van een energiezuinig netwerk niet alleen gaat over het ontwerpen van geïsoleerde energiezuinige nodes in zo'n netwerk. Als we een 'wireless body area network' (WBAN) bekijken, een netwerk op en rond het lichaam, dan zien we dat deze bestaat uit sensorknooppunten ('nodes') die draadloos communiceren. De wake-up receiver die Maarten heeft gerealiseerd maakt het mogelijk om het energieverbruik van een sensorknooppunt in zo'n netwerk te minimaliseren, door het alleen te activeren op momenten dat het echt nodig is. Hierdoor wordt het mogelijk om met minimale batterijen te werken, hetgeen zowel uit oogpunt van vormfactor als van levensduur erg belangrijk is. Uiteindelijk doel is zelfs om het mogelijk te maken om de sensorknooppunten te laten werken op energie die ze uit de omgeving halen via zogenaamde 'energy harvesting', dus zonder gebruik van batterijen, hetgeen het probleem van het frequent vervangen of opladen van batterijen volledig oplost. Dit vereist een benadering op meer niveaus tegelijkertijd, omdat hetgeen je op het ene niveau doet consequenties heeft op het andere niveau: het in slaap houden van een knooppunt heeft bijvoorbeeld forse consequenties voor de synchronisatie in het netwerk. Een echte optimalisatie kan daarom alleen bij een totaalbenadering worden bereikt.

Maarten heeft zich dan ook gericht op strategieën op zowel netwerkniveau, systeemniveau en circuitniveau en heeft daarmee een aantal doorbraken bereikt:
  1. Om het gemiddelde energieverbruik van nodes zo veel mogelijk te minimaliseren worden ze in een energiezuinige slaapstand gehouden. Dit bemoeilijkt de netwerksynchronisatie. Maarten heeft energieconsumptiemodellen voor netwerksynchronisatie ontwikkeld voor diverse topologieën, en bijbehorende wake-up receiver bestudeerd.
  2. Ontwerp en implementatie van een automatic frequency control loop met gebruik van de FSK-demodulator als een alternatief voor de energievretende phase locked loops.
  3. Een optimale ontwerpstrategie voor mixer first front ends welke gericht zijn op low power consumptie en een 90 nm CMOS implementatie en evaluatie van zo'n mixer first front end. De ontvanger verbruikt slechts 126 microwatt en heeft een gevoeligheid van -65 dBm bij een bitrate van 50 kbps. Andere implementaties, o.a. 40 nm, laten ook indrukwekkende cijfers zien, met bijv. een energieverbruik per bit van 0,26 nanoJoule per bit bij een bitrate van 1,25 Mbps.
Tijdens een studie, en zeker een promotie, is het zaak om je goed te kunnen verdiepen in de noodzakelijke technologieën, om deze een stap verder te brengen. De hedendaagse uitdagingen vergen echter een groot aantal domeinen waar expertise op nodig is. Naast de verdieping is dus op z'n minst affiniteit nodig met andere dan je eigen domein van expertise. Een stap verder dan affiniteit is een vakkundige beheersing van een combinatie van kwaliteiten, zoals Maarten dat heeft laten zien, van groot belang in de wetenschappelijke wedloop van vandaag de dag. De sterke samenhang van de bestudeerde onderwerpen maakt dat je continu afwegingen moet maken. Dus met Maarten heeft het Holst Centrum naast een team-speler een ijzersterke architect in haar gelederen gekregen.

Maarten, na al deze toegezwaaide en zeer verdiende lof, wil ik nu de voorzitter van het Vederfonds, mevr. Françoise Kosters, vragen om de prijs te komen overhandigen.


Maarten Lont tijdens de prijsuitreiking
Maarten Lont ontvangt zijn trofee uit handen van de voorzitter van het Vederfonds.


(foto door Arthur van Roermund)