Energy-efficient Sensor Networking with Electronically Switched Directional Antennas Energi-effektiva sensornät med riktbara antenner Trådlösa sensornätverk består av små inbyggda system, utrustade med sensorer, som kommunicerar via radio (sensornoder, hädanefter). De kan användas för att övervaka till exempel känsliga utomhusmiljöer, eller för övervakning och styrning inom industrin. De många användningsområdena och den låga kostnaden gör att sensornätverk är intressanta för utvecklingsländer. Sensornoderna är ofta batteridrivna med radion som den största energiförbrukaren. Martin Nilsson på SICS har nyligen utvecklat en riktbar antenn, SPIDA, som kan kontrolleras via mjukvara. Den är till skillnad från liknande antenner redan anpassad till existerande sensornoder. Tidigare resultat baserad på simulering visar att med dessa antenner kan energiförbrukningen reduceras drastiskt, samtidigt som dataförlusterna via radion minskar jämfört med icke-riktade antenner. Den största besparingen kommer av att de riktade antennerna minskar antalet kollisioner i radiotrafiken när flera sensornoder samtidigt använder radio. Vi ser en god potential att fortsätta minska energiförbrukningen och mängden radiokollisioner med hjälp av SPIDA. Energiförbrukningen kan minskas ytterligare när man också styr mottagarens antenn och inte bara sändarens. Detta gör också mottagaren mera robust mot radiostörningar från andra enheter som använder samma frekvensband. Dessutom tror vi att man kan skapa parallella dataströmmar vilket inte skulle vara möjligt om man riktade bara sändaren eller mottagarens antenn. I detta fall skulle man nämligen få kollisioner som förstör datapaketen. Parallella dataströmmar är intressanta för tillämpningar där man vill skicka mycket data under en kort tid. De flesta forskare har inte använt riktiga antennar utan gjort simuleringar baserade på förenklade antennmodeller. Detta gör det oklart om deras resultat håller i verkligheten. Vi baserar våra modeller på mätdata från riktiga antenner vilket medför att våra simuleringsresultat ligger närmare det vi kan åstadkomma i verkligheten. Vår forskning möjliggör sensornätverk som med mindre energiförbukning leverar mer data även under svåra radioförhållanden. Detta medför att vi kan realisera nya tillämpningar som gagnar både det svenska samhället och industrin. Uppsala Universitet är välkänt för sin framstående systemvetenskapliga forskning, t.ex. i WISENET. Detta tillsammans med matematisk expertis från den argentinska samarbetspartnern ger goda förutsättningar för projektet. När Juan Alonso, huvudansvarig för den argentiska delen av projektet, jobbade i Sverige, lyckades vi med att framgångsrikt kombinera matematisk teori med systemvetenskapliga kunnande. Tillsammans kommer vi att arbeta på den absoluta forskningsfronten inom energieffektiva sensorsystem, med förankring i både systemvetenskap och matematisk teori. Vårt kunnande, tillsammans med att vi är en av få forskningsgrupper med tillgång till lämplig antennhårdvara för praktiska experiment, ger oss goda möjligheter att möjliggöra nya användningsscenarion av praktiskt intresse för det argentiska samhället. Wireless sensor networks consist of small embedded computing devices that are equipped with sensors and communicate wirelessly. They enable numerous applications such as environmental monitoring, surveillance and control. Many applications, and the low cost, make these networks interesting for developing countries. Sensor nodes are usually battery-driven, and the main energy consumer is the radio. SICS has recently developed a directional antenna (SPIDA) whose direction can be controlled via software and that, in contrast to other similar antennas, fits well with existing sensor nodes. Our earlier simulation results show that using these antennas we can halve energy consumption while achieving higher packet delivery rates compared to omni-directional antennas. The major gain stems from avoiding packet collisions. We see potential to further reduce the energy consumption and packet loss. While Thiemo Voigt is very well-known for excellence in systems research, the topic we cover here can benefit from sound mathematical expertise. When Juan Alonso (PI for the Argentinian part) worked in Sweden, Thiemo Voigt and Juan Alonso successfully combined theory and systems research. Within this project we revive this collaboration and push the state of the art in energy efficient sensor networking by combining theory and systems research. In this way, we will enable new applications of practical interest for Argentina.