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:
- 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.
- Ontwerp en implementatie van een automatic frequency control loop met
gebruik van de FSK-demodulator als een alternatief voor de energievretende phase
locked loops.
- 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 ontvangt zijn trofee uit handen van de voorzitter van het
Vederfonds.
(foto door Arthur van Roermund)
|