Rakennamme vihreämmän IoT-yhdysverkon
Meillä tutkitaan -sarjassa Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksen tutkijat kertovat ajankohtaisesta tutkimuksestaan.
Xinying Kilpi-Chen työskentelee tutkijatohtorina informaatioteknologian tutkimusyksikössä Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksessa.
Työssäni informaatioteknologian tutkimusyksikössä Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksessa tutkin, miten laitteet kykenevät viestimään tehokkaasti pitkien etäisyyksien päähän tukeutumatta olemassa olevaan langattomaan infrastruktuuriin. Tärkein tulos tästä työstä on käytännön osoitus siitä, miten itseorganisoitunut, pienitehoinen, pitkän kantaman langaton verkko mahdollistaa tiedonsiirron suoraan laitteiden välillä — ilman Wi-Fiä, 5G-yhteyttä tai keskitettyä ohjainta.
Erityisen merkittävän tästä tekee sen huomattavan vähäinen virrankulutus. Tässä verkossa laite voi toimia useita vuosia vain yhdellä AA-paristolla myös useiden kilometrien etäisyyksillä. Tämä mahdollistaa pitkäaikaiset ja laajamittaiset yhteydet, jotka ovat sekä käytännöllisiä että kestäviä.
Ratkaisu kestävään, laajamittaiseen tiedonkeruuseen
Nykypäivänä tekoäly on vahvasti riippuvainen laadukkaasta ympäristöstä kerätystä datasta. Silti tällaisen datan kerääminen johdonmukaisesti, edullisesti ja kestävästi on edelleen merkittävä haaste, erityisesti alueilla, joilla ei ole vankkaa verkkoinfrastruktuuria. Tutkimukseni tarttuu tähän haasteeseen keskittymällä siihen, miten suuri määrä laitteita voidaan yhdistää ympäristöystävällisesti siten, että sekä kustannukset että energiankulutus pysyvät alhaisina ja samalla varmistetaan luotettava tiedonsiirto.
Tätä varten tutkin teknologioita, kuten LoRa ja MIOTY, jotka mahdollistavat pitkän kantaman viestinnän erittäin pienellä energiankulutuksella. Näitä teknologioita käyttämällä onnistuin luomaan verkon, jossa laitteet viestivät suoraan keskenään useiden kilometrien etäisyydellä. Näin pitkään esillä ollut visio ”kaiken yhdistämisestä” ei ole ainoastaan mahdollinen, vaan myös aidosti toteuttamiskelpoinen.
Vaikutus ulottuu yhteisöihin, elinkeinoelämään ja julkisiin palveluihin
Tutkimustuloksilla on laajalti merkitystä niin yksilöille, elinkeinoelämälle kuin viranomaistahoillekin. Kyseinen verkko tukee yksityiskohtaista ja yhteistoiminnallista ympäristöolosuhteiden seurantaa, esimerkiksi ilmanlaadun, pölyn ja melun osalta. Laitteet voivat jakaa ja käsitellä dataa yhdessä, mikä luo perustaa datapohjaisille ja tekoälyä hyödyntäville järjestelmille.
Tämä lähestymistapa on erityisen arvokas alueilla, joilla perinteistä langatonta infrastruktuuria ei ole käytettävissä tai sen käyttö olisi liian kallista. Pitkien huoltovälien ja alhaisten käyttökustannusten ansiosta se tarjoaa realistisen tavan rakentaa itsenäisiä ja skaalautuvia viestintäverkkoja alusta alkaen.
Yhteiskunnallinen ja taloudellinen merkitys on huomattava. Kaupungit voivat käyttää tätä teknologiaa parantaakseen kansalaisten palveluja älykkäämmän seurannan ja infrastruktuurin hallinnan kautta. Elinkeinoelämässä se voidaan ottaa käyttöön tehokkaan koneiden välisen viestinnän vuoksi. Syrjäiset ja palveluiltaan vajavaiset alueet voivat hyötyä luotettavasta ympäristön seurannasta. Viime kädessä tämä tutkimus edistää kestävää digitalisaatiota useilla sektoreilla tarjoamalla tehokkaan, taloudellisen ja skaalautuvan verkkoratkaisun.
