dash7 alliance university working group magazine - may 2012

34
UWG MAGAZINE 2012 MAY 28th First issue of University Working Group (UWG) technical magazine DASH7 Localization RFID tags for ubiquitous applications OpenNode-433 How to get started with OpenTag Unifying the world of 433MHz

Upload: dash7-alliance

Post on 12-May-2015

3.058 views

Category:

Technology


4 download

DESCRIPTION

Inaugural issue of the DASH7 Alliance University Working Group magazine, including articles on new indoor location technology, OpenTag, new DASH7

TRANSCRIPT

Page 1: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

UWGM A G A Z I N E 2012

MAY

2

8th

F i r s t i s s u e o f U n i v e r s i t y W o r k i n g G r o u p ( U W G ) t e c h n i c a l m a g a z i n e

DASH7 Localization

RFID tags for ubiquitous applications

OpenNode-433

How to get started with OpenTag

Unifying the world of 433MHz

Page 2: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

Inside this issue... 

 

Message from the President, DASH7 Alliance  by Pat Burns 

1

 Message from UWG Co‐chairs  by Chanaka Lloyd, Pere Tuset 

4

 How to get started with OpenTag 5  by Hwa‐kyung Lee  Small form‐factor DASH7 RFID tags for ubiquitous applications  9  by Chanaka Lloyd  OpenNode‐433, a 433 MHz development platform 12  by Pere Tuset  DASH7 applications  20  by Javier Palafox  Opportunistic Infrastructure‐Based DASH7 Mode 2 Localization  24  by Maarten Weyn  DASH7 UWG families  29 Get in touch with UWG  31 

Page 3: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

1  

Message from the president 

 

 

Pat Burns President, DASH7 Alliance 

 

 

I was  invited to contribute something erudite for the first UWG magazine, and I 

wanted to be part of another historic DASH7 moment.  First, I have to comment 

on how  awesome our University Working Group  is  turning out  for  the DASH7 

Alliance. While we have engaged with various universities around the world since 

the founding of the alliance in 2009, it has only been in the last year that we've 

seen such terrific contributions and energy from this group, perhaps due to the 

"launch" of the UWG program last May, which has resulted in a large number of 

student  members.   Obviously,  some  of  the  most  important  technology 

innovations  in history have achieved real momentum  from contributions at the 

University  level  and  DASH7  appears  to  be  no  different.   At  least  one  of  our 

members  is  studying  the  correlation  between  beer  consumption  and  DASH7 

developer  productivity  and  I'm  told  that  UWG  members  are  showing  the 

strongest  correlations  …  this  is  shocking  to me  and  I  am  awaiting  a  deeper 

analysis of this news. 

The availability of  the Mode 2 spec, OpenTag, and  the maturity of  the alliance 

made  the  formation of  the UWG  last spring more viable  than, say, what might 

have  been  possible  in  2010.   And  really,  the  beta  release  of  OpenTag  in 

September  2011  marks  an  important  milestone  where  many  students  have 

found it easy to get involved with DASH7.  Finally, last month we "open sourced" 

Page 4: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

2  

the Mode 2 draft 12  spec, effectively opening  the  spec up  to everyone  in  the 

world  –  no  alliance  membership  required.   So  we  have  done  just  about 

everything imaginable to make DASH7 accessible to college kids short of shipping 

dev kits with a  complimentary bong.   Now  the world  is watching  to  see  if  this 

next generation is going to put up big innovations or if they are, as many suspect, 

just expert video gamers. 

At  least a few of our UWG members are going to graduate at some point from 

school—professional  students may  be  lurking  among  them—but most will  be 

forced to actually, you know, get a  job.   For those that have not already  found 

job  opportunities  as  a  result  of  participating  in  the  alliance,  here  are  some 

thoughts on post‐university DASH7 business opportunities. 

One word:   phones.   All the 90's‐era network theory you may have been taught 

in school should be unlearned in the case of DASH7, where mobile handsets are 

what will drive massive adoption of wireless sensor networks.   Today, WSN  is a 

ridiculous  hodgepodge  of  proprietary  technologies  or  semi‐complete  stacks 

masquerading as "standards".   Sooner than  later, developers will grow weary of 

trying to force‐fit WiFi or Bluetooth into WSN apps where they frankly just don't 

belong.   DASH7 has  an  enormous  opportunity  to  fill  the white  space between 

those technologies and others like NFC or GPS since a) the number of sensors in 

the  world  is  growing  exponentially,  b)  those  sensors  will  be  overwhelmingly 

connected wirelessly, and c) the means for collecting sensor data will take place 

at a frequency below 1 GHz and most  likely below 600 MHz.   In terms of global 

standards, DASH7  is one of  the  few  (or perhaps  the only?)  standards  that  can 

meet  the  optimal  mix  of  frequency,  protocol  required  to  support  massively 

scalable public WSN infrastructure. 

Another word:  interoperability.   Customers can't get too excited about WSN's if 

it  means  spending  $$$  on  systems  integration  to  interconnect  dozens  of 

proprietary  networks.   Interoperability  is  an  essential  element  to  widespread 

adoption of WSNs around the world and the myopia of the existing WSN industry 

to  this  is  a  poorly‐kept  secret  and  something  that  a  young  graduate  can 

exploit.   A related point on  interoperability  is the growing  importance of public 

Page 5: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

3  

networks:   while  most  WSN  systems  today  are  "closed  loop"  networks,  the 

skyrocketing use of "Bring Your Own Device" (BYOD) in enterprise environments, 

the access by many employees of public networks  like Twitter, and the blurring 

of lines between employees, contractors, vendors, and customers means "closed 

loops" will increasingly need to find ways to be more "open".   

A related word:   ease of use. Yes,  this sounds  like another gassy cliché but  like 

interoperability, the industry has not found the collective ability to make it easy 

to  deploy  and maintain WSN  solutions. Mostly,  deploying  is  a massive  labor 

challenge  (device  costs  pale  in  comparison)  and  maintenance  is  a  "special" 

skill.   Better  to  think  in  terms  of  how  the  smallest  of  companies might  view 

adopting WSN  technology—not unlike  the way  they bring devices  they already 

understand  like  an  iPad  to  the  office—like  consumers. Basically,  the 

consumerization of WSN. Sounds  far‐  fetched  to  some of  you, but BYOD—and 

increasingly, Bring Your Own Application—is the default operating mode at the 

world's  finest  companies.   And  the winning BYOD platforms are  those  that are 

easiest  to  deploy,  use,  and  maintain.   The  most  rapidly  growing  WSN 

technologies  will  be  the  ones  that  are  most  consumer  friendly,  not  unlike 

Bluetooth or WiFi for their respective use cases. 

So,  phones,  interoperability,  and  ease  of  use.   Those  are my words  of DASH7 

advice  for  the  career‐minded  college  readers  of  this  soon‐to‐be‐famous 

magazine.   BTW  ‐ If  you are  reading  this and  are not a member of  the DASH7 

Alliance  UWG,  I  strongly  suggest  getting  involved.   The  price  is  right,  the 

networking is excellent, and the learning opportunities (and job opportunities, it 

seems, abound, but no promises).   I recently stepped down as Chairman of the 

Alliance after 3+ years and this is a terrific group with some amazing stuff in the 

works.   My own venture, Blackbird Technology, aims to be an  important part of 

the DASH7 ecosystem  in the months and years ahead, but  I know that some of 

the most exciting work we are going to see is cooking in a dorm or lab right now 

or in the near future. 

   

Page 6: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

4  

Message from UWG Co‐chairs 

 

 

Chanaka Lloyd Co‐chair UWG 

   

 

Pere Tuset Co‐chair UWG 

 

 

Congratulations!  You  are  reading  the  first  issue  of  the  UWG  Magazine,  a 

technical magazine to publish the research work of DASH7 UWG members. 

After the DASH7 winter meeting (December 2011) in Mataró, Spain, we decided 

to  come  up  with  our  own  technical  magazine.  We  wanted  to  provide  the 

researchers and academics  involved  in the UWG a facility to publish their work, 

and  to  let  the other members and non‐members  interested  in DASH7 know of 

the ongoing research work. 

At the  infancy of this magazine,  it  is only a biannual publication. So, we’ll come 

back to you in December with more interesting DASH7 research outcome. 

Enjoy…and please provide us with your feedback – we value it!

Page 7: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

5  

How to get started with OpenTag 

 

 

Hwa‐kyung Lee 

UWG Member ENS Lab, Pusan National University, South Korea 

 

 

What’s OpenTag? 

OpenTag,  an  open  source  firmware library  with  demo  application  for implementing  ISO  18000‐7  Mode2 on  embedded  hardware,  is  now available  in  beta2.  OpenTag  is written  entirely  in  C  and  can  be ported to 8, 16, or 32 bit platforms. 

What  are  main  modules  &  where can you find them? 

Before we start using OpenTag,  it  is helpful  that  you  the  understand components of the project structure. I’ll  explain  this  based  on  CCSv5 (Code Composer Studio). Below  is a picture  of  the  project  file.  And  I added some explanations to it. 

 

I’ll  introduce  one  simple  example. That  is  “The way  to use  LED”. Now I’m using EM430RF board of TI. 

So at first, you must select the board specific code. In my case, I chose the “board_EM430RF.h”  file,  because LED  port  number  can  be  different with each board. 

Next, you need to  initiate ports that you will  use.  The  function  name  is 

User Main 

Board specific code 

System event manager 

Fully abstracted 

HW‐specific code(MCU)

HW‐specific code(Radio)

Page 8: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

6  

“platform_init_gpio”.  It’s  in “platform_CC430.c” file.  

 

Finally,  when  you  call  some functions  that  can  control  DOUT, your  LED  will  be  On/Off.  The functions isdescripted below. 

 

OT_TRIG1_PORT  and OT_TRIG1_PIN definitions  are  changed  by  board specific code that I already explained. 

Let’s  turn  on  the  LED.  Just  insert  “platform_trig1_high()”  function  at the  main  function.  After  that, complie  the  code  and  run  it.  The outcome is below. 

 

I  changed  “board_EM430RF.h” because  it  isn’t  exactly  fit  in  my evaluation board. 

 

When you  change  this port and pin description, you should look into the specification or schematic of board. 

And, there  is another example. That is “Beacon Transmission”. 

Before we start  it, we need to make some  packet  frames  and  transmit sessions.  For  this,  we  must  know “sys_event_manager”  function  in “OTkernel/~Native/System.c” file. 

“sys_event_manager” takes the role of managing  system  events  such  as checking  new  session,  initializing transmission  or  reception  events, etc.  

 

This  function  divides  events  into seven  categories.  And  for 

ot_uint sys_event_manager(ot_uint elapsed){ do{ switch(sub_clock_tasks(elapsed)){ caseTASK_idle: … caseTASK_processing: … 

caseTASK_radio: … caseTASK_session: … caseTASK_hold : … caseTASK_sleep: … caseTASK_beacon: … default :… 

} } 

#define OT_TRIG1_PORTNUM     1 #define OT_TRIG1_PIN  GPIO_Pin_0 

void platform_trig1_high () {OT_TRIG1_PORT‐>DOUT |= OT_TRIG1_PIN;} void platform_trig1_low () {OT_TRIG1_PORT‐>DOUT&= ~OT_TRIG1_PIN;} void platform_trig1_toggle () {OT_TRIG1_PORT‐>DOUT ^= OT_TRIG1_PIN;}  

void platform_init_gpio (){ // 

OT_TRIG1_PORT‐>DOUT &= ~(OT_TRIG1_PIN); OT_TRIG1_PORT‐>REN &= ~(OT_TRIG1_PIN); OT_TRIG1_PORT‐>DIR |= OT_TRIG1_PIN; OT_TRIG1_PORT‐>DS |= OT_TRIG1_PIN; 

Page 9: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

7  

transmitting  beacon,  we  need  to enter TASK_beacon. 

  “sub_clock_tasks”  function  assign category.  TASK_idle  has  the  lowest priority and TASK_processing has the highest  priority.  For  achieving TASK_beacon,  other  higher conditions  are  disabled.  That  is  the first thing you have to do. 

Next,  when  the  event  enters  to TASK_beacon,  “sysevt_beacon”  is executed. This function adds new TX session  and make  frame  packet  for beacon.  It  leads  beacon  event  to TASK_session.  Finally,  it  will  go  to TASK_radio,  then  radio  state moves to TX. 

  Like  this  way,  you  can  do  many things in the OpenTag. 

If  you want  to make  an  application that work  on OT,  you  develop  it  at the user main code in App_Code. 

The  applications  that  you make  are managed by  system  event manager in  OTkernel/~Native/.  It  creates events,  initiates them, and manages the time of events. 

 

The event’s key work  is receiving or transmitting  some  information.  You need  to  control  radio  state,  buffer etc. And, you can find it in OTradio. 

ot_uintsub_clock_tasks (ot_uint elapsed)){ Task_Index output = TASK_idle; #If (M2_FEATURE(BEACONS)==ENABLED) …output= TASK_beacon; 

#endif #If (M2_FEATURE(ENDPOINT)==ENABLED) …output= TASK_sleep; 

#endif #If (SYS_RECEIVE ==ENABLED) …output= TASK_hold; 

#endif If (session_refresh(elapsed) ) …output= TASK_session; 

If (sys.evt.RFA.event_no != 0 ) …output= TASK_radio; 

If (sys.mutex == SYS_MUTEX_PROCESSING) 

…output= TASK_processing; returnoutput; } } 

Page 10: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

8  

And  you  need  to make  packets  for communication.  OTlib  has  many modules  for  OT.  It  has  many  data structures,  frame making  functions, mpipe, API and so on. 

What  are  tools  required  for OpenTag development? 

OpenTag  Beta2  gives  3  kinds  of project  files.  CB(Code  Blocks),  CCS (Code  Composer  Studio),  RIDE7 (Raisonance  Integrated Development  Environment).  If  you want to use cc430 platform then you use  CCS  or  CB.  And,  for  other information  about  compiler,  please enter homepages below. 

CCS:http://www.ti.com/tool/ccstudio?247SEM CB:http://www.codeblocks.org/ RIDE7:http://www.raisonance.com/ 

Where to get help? 

 

SourceForge. http://sourceforge.com/projects/Opentag  

Dash7 Alliance – OpenTag 

http://dash7.org/index.php?option=com_content&view=article&id=130&Itemid=193  

Wiki of Indigresso 

http://www.indigresso.com/wiki/doku.php  

 

 

About the author: 

Hwa‐kyung Lee is Master Degree Student in computer science and engineering at Pusan National University, South Korea. Her research interests are Active RFID and Energy harvesting. Now she is working on PCB design and implementing OpenTag applications.

 

   

Page 11: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

9  

Small form‐factor DASH7 RFID tags for 

ubiquitous applications 

 

 

Chanaka Lloyd Co‐chair UWG PhD student IMSAS, University of Bremen, Germany 

 

UWG participation 

September  2011:  that’s  the  month 

that I became one of the co‐chairs in 

the University Working Group (UWG) 

of DASH7. And that’s the month that 

I  began  pursuing  DASH7  as  one  of 

my research interest.  

DASH7 being  rather a new  research 

avenue,  and  with  my  research 

interests set on embedded systems, 

it was immediately clear to me how I 

could  participate  in  UWG  with 

research in electronics. 

After my participation  in  the DASH7 

winter meeting  (December 2011)  in 

Mataró,  Spain,  I  was  able  to 

convince many other  researchers  in 

the  University  of  Bremen  to  join 

hands in DASH research. In addition, 

my  institute,  IMSAS  (Institute  for 

Microsensors,  ‐actuators  and  ‐

systems)  initiated  a  collaborative 

research program with ENS Lab, PNU 

(Pusan  National  University),  South 

Korea.  We  officially  initiated  the 

program with  couple  of  internships 

for Javier Palafox and myself  in PNU 

from  January  to  April  2012.  That’s 

where  the  small  form‐factor,  self‐

reliant, active RFID was designed. 

Ubiquitous application 

At present day,  the requirement  for 

wireless  sensor  nodes  is  immense, 

but the application‐specific supply of 

wireless sensors  for such demand  is 

low or too expensive to adopt. Most 

Page 12: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

10  

of the applications have one thing in 

common: ubiquitous data collection. 

Applications need  to  collect  specific 

parametric  data  (say,  temperature, 

humidity, acceleration, color, airflow, 

etc.)  to make  certain  decisions,  but 

they  also  demand  such  data 

collection  at  a  low  price  and  low 

maintenance.  DASH7  is  inherently 

capable  of  offering  the  solution  to 

satisfy such requirements. 

HVAC  systems,  Littoral  applications, 

Infrastructure  monitoring,  People 

flow,  etc.  are  some  of  the 

applications  which  demand 

ubiquitous data collection. 

Self‐reliant DASH7 RFID tag 

The completed 433 MHz DASH7 RFID 

design  is  meant  for  ubiquitous 

applications. A feature that is high in 

demand  for  any  RFID  tag  is  low 

maintenance. For  that, tags need  to 

be  robust  during  operation  and 

capable of operating unattended for 

long periods; therefore, they need to 

be self‐reliant, meaning the ability to 

harvest energy and recharge its own 

power unit.  

Also,  in most cases, tags need to be 

discreet,  or  small,  in  appearance. 

The  design  under  discussion  was 

deliberately made to be small in size 

to  satisfy  that  purpose.  Standard 

0603 components were used for the 

embedded design. In addition, it has 

a CC430F5137 16‐bit microcontroller 

with  32  KB  flash memory;  onboard 

temperature  sensor  with  provision 

to connect a variety of other sensors 

(e.g.  thermal  airflow  sensors); 

Max17710  charger/protector  for 

energy  harvesting  module;  solar 

panel,  with  provision  for  the 

attachment of thermal and vibration 

harvesters;  8  Mbit  external  flash 

storage  for  data  logging;  LED 

indicators  (can  be  disabled);  and, 

dual  power  system  of  Thinergy™ 

MEC201  battery  and  coin  cell 

battery  for  applications  where 

energy harvesting  is not  feasible.  In 

addition,  it  has  a  JTAG  port 

connectible  via  a  FPC  flat  cable  for 

reading/writing  and  programming 

the tag 

The  design  uses  the  concept  of 

layered design.  It has 4  layers: main 

electronics with  the microcontroller 

layer, antenna layer, solar panel and 

battery  (MEC201  or  coin  battery). 

The 4  layers stack up on each other 

making  it  a  little  over  1  cm.  length 

Page 13: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

11  

and width of the design  is approx. 3 

x 3.5 cm. 

Production and field trials 

The tag  is currently being produced, 

and system testing  is planned  in the 

coming months. 

IMSAS  is  involved  in  the  Intelligent 

Container  project 

(http://www.intelligentcontainer.co

m/). Its research involves the testing 

of  WSNs  inside  containers  full  of 

fresh  bananas.  The  tag  is  expected 

to  undergo  a  round  of  extensive 

testing in November‐December 2012. 

Future demonstrations 

Tag  will  be  demonstrated  in  the 

coming DASH7 meetings  in order  to 

exemplify the variety of applications 

that is made possible by such a small 

tag  design  with  energy  harvesting 

capabilities.  So,  stay  tuned  with 

DASH7  and  UWG  news  if  you  are 

interested in observing the work of a 

state‐of‐the‐art tag in operation. 

 

About the author: 

Chanaka Lloyd is a PhD student in the Institute for Microsensors, ‐actuators and ‐systems (IMSAS), 

University of Bremen, Germany. He has a MSc  in  information and automation engineering from 

the University  of  Bremen, Germany  and  a  BSc  in  electrical  engineering  from  the University  of 

Moratuwa,  Sri  Lanka.  His  doctoral  studies  are  in  airflow  pattern  profiling  inside  refrigerated 

containers  transporting  fresh  produce.  His  research  interests  include  miniature  wireless 

embedded  systems,  application  specific  DASH7  RFID  tags  and  energy‐harvesting  for  self‐

sustainable active RFID tags. 

   

Page 14: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

12  

OpenNode‐433:  A  development  platform  for 

Wireless Sensor Networks at the 433 MHz band 

using DASH7 Mode 2 

 

Pere Tuset and Xavier Vilajosana‐Guillén 

Distributed, Parallel and Collaborative Systems (DPCS) Group Universitat Oberta de Catalunya 

 

 

Introduction 

For the last decade the development of Wireless  Sensor Networks  (WSN) has  been  tightly  linked  to  the evolution  of  the  IEEE  802.15.4 standard [1], which appeared back in 2003.  IEEE  802.15.4  defines  the physical  and  data‐link  layers  of  the OSI  communications  model  and  is targeted  at  Low‐Rate  Wireless Personal Area Networks  (LR‐WPAN), e.g.  low‐cost  and  low‐power embedded  devices  that  require ubiquitous  low‐speed  and  short‐range  wireless  communications. Different  wireless  technologies already  use  the  IEEE  802.15.4 standard  as  the  physical  and  data‐link  layers  of  their  communications 

stack, e.g. ZigBee, WirelessHART and ISA100.11a. 

At the physical layer the first revision of  the  standard  (IEEE 802.15.4‐2003 [1])  proposed  the  use  of  two different  frequencies  from  the Industrial, Scientific and Medic (ISM) band, namely 915 MHz and 2.45 GHz, and  the  European  868  MHz  band. The  2.45  GHz  band,  which  is available worldwide,  is  divided  into sixteen 5 MHz channels  (11‐26) and offers a data  rate of 250 kbps using an  Offset  Quadrature  Phase  Shift Keying  (OQPSK) modulation  scheme with  Direct  Sequence  Spread Spectrum (DSSS). The 915 MHz band, only  available  in  North  America (Region  1),  offers  ten  2  MHz 

Page 15: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

13  

channels  (1‐10) with  a  data  rate  of 40  kbps  using  a  Binary  Phase  Shift Keying  (BPSK)  modulation  scheme with DSSS. Finally, the 868 MHz band, which  is  only  available  in  Europe, offers  a  single  2  MHz  channel  (0) with  a data  rate of 20  kbps using  a BPSK modulation scheme with DSSS. Later on,  the  second  revision of  the standard  (IEEE  802.15.4‐2006  [1]) improved the available channels and data  rates  of  the  868/915  MHz bands.  The 915 MHz band now has thirty  channels  available  and  both the  868  MHz  and  915  MHz  bands can operate at data rates of 100 kbps and 250 kbps  respectively  thanks  to the  use  of  OQPSK modulation with DSSS. 

At  the  data‐link  layer  the  IEEE 801.15.4‐2003  standard  defines  the services  required  to  enable  nodes join and leave the LR‐WPAN network, as  well  as  to  transmit  data  frames between  them  while  sharing  the wireless  medium  gracefully.  The standard also defines  the  types and format  of  the  data  frames  that  are exchanged  during  communication between  nodes  (e.g.  data,  beacon, acknowledgment,  command).  Two device  types,  Reduced  Function Devices  (RFD)  and  Full  Function Devices (FFD), are also defined in the standard. On  the one hand RFD are equipped with  sensor and actuators and can only communicate with FFD. 

On  the  other  hand,  FFD  are equipped with all the data‐link  layer functions  (as  well  as  sensors  and actuators)  and,  thus,  can  either  act as  simple  network  nodes  or  as network  coordinators.  Using  these devices  two  different  network topologies  can  be  built,  star  and mesh networks. On the one hand, in a  star  network  one  FFD  acts  as  the Personal  Area  Network  (PAN) coordinator  and  both  FFD  and  RFD can only talk to the PAN coordinator in  order  to  exchange  data  between them. On the other hand,  in a mesh network all FFD nodes can exchange data  between  them  at  any  time, which  enables  to  extend  the network coverage by means of using multi‐hop  communications  (e.g.  by using  a  combination  of  packet forwarding at the data‐link layer and packet routing at the network layer). 

DASH7  Mode  2:  Wireless  Sensor Networks at the 433 MHz band 

Experience  has  proven  that  for certain WSN applications neither the 2.45 GHz band nor the 868/915 MHz bands  defined  by  the  IEEE  802.15.4 standard physical  layer are sufficient to cover the different uses cases that exist.  For  example,  the  2.45  GHz band  suffers  from  bad  signal propagation  characteristics, especially  in  indoor  environments where metal  surfaces  or  liquids  are present. In addition, WSN devices at 

Page 16: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

14  

the 2.45 GHz band have to cope with broadband  interference  from  other ubiquitous  wireless  technologies operating  at  the  same  band,  e.g. IEEE  802.11  (Wi‐Fi)  and  IEEE 802.15.1  (Bluetooth),  which degrades  its  overall  performance. While  the 868/915 MHz bands have better  signal  propagation characteristics  than 2.45 GHz,  these bands  are  only  available  in  Europe and  the  United  States  respectively, which  certainly  limits  the  potential impact  of  developed  products. Moreover,  the  European  868  MHz band  must  cope  with  interference from  television  broadcasting  and mobile  broadband  systems,  which can also degrade its performance. 

Equally important, the data‐link layer of  the  IEEE 802.15.4 standard  is not well  suited  for  certain  wireless communication scenarios that are of interest  in  the  WSN  domain.    The star topology is limited to single‐hop communications,  e.g.  two  nodes communicating  through  the  PAN coordinator,  and  limits  the  overall range  of  the  network,  rendering  it not viable  for scenarios where  large areas  need  to  be  covered.  Yet despite  the  potential  benefits  of mesh  topology,  the  range  of  the network  can  only  be  extended  by means  of  forwarding  packets, thereby  forcing  neighbor  nodes  to waste  valuable  (battery)  energy  in 

the  process,  making  it  difficult  to maintain  the  low‐power  profile required by such types of network. 

Taking all of the above  into account, DASH7  Mode  2  [2]  appears  as  a promising  wireless  technology  to enable  next  generation  WSN applications.  Not  only  does  it operate  at  the  433  MHz  band, yielding better  signal propagation  in harsh environments and being freely available  worldwide,  but  it  also offers  a  complete  communications stack  (from  physical  to  application layer)  capable  of  handling  bursty, light‐data,  asynchronous  and transient  usage  models  for  both fixed and mobile nodes while being simple,  reliable  and  maintaining  a low‐power profile. 

OpenNode‐433:  A  development board for WSN at the 433 MHz band 

Looking  to  the  past  it  seems  clear that,  apart  from  simulations,  the huge advances seen in the WSN field during  the  last decade have been  in part  thanks  to  having  a  unified development platform. T hat is, both the hardware and  the software  that are  needed  to  build  and  evaluate real‐world  deployments.  For instance,  thanks  to  these  real‐world deployments  researchers have been able  to  develop  adaptive  data‐link layer protocols that are more robust to  time‐varying  frequency  selective 

Page 17: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

15  

interference at the physical layer, e.g. by using Frequency Hopping Spread Spectrum  (FHSS)  like  in  IEEE 802.15.4e [3]. 

On  the  hardware  side  one  of  the most  prominent  development platforms  has  been  the  TelosB  [4], designed  at  University  of  California at Berkeley  (UCB)  in 2004  and  later commercialized  by  Crossbow Technologies.  The  TelosB  mote features  a  Texas  Instruments MSP430  16‐bit microcontroller with 10 Kbytes of RAM and 48 Kbytes of Flash  respectively.  The  wireless communications  part  of  TelosB  is addressed with  a  Texas  Instruments CC2420  transceiver  fully  compatible with  IEEE  802.15.4  standard operating at  the 2.45 GHz band and with a maximum transmit power of 0 dBm.  Additionally,  TelosB  comes with temperature, humidity and light sensors,  as  well  as  a  2xAA  battery holder  that  enables  the  nodes  to operate autonomously.  

 

Figure 1 ‐ A TelosB board 

On  the  software  side  the  de  facto 

embedded  operating  system  for WSN  has  been  TinyOS  [5],  also developed at University of California at Berkeley (UCB). Another player to take  into  account  in  the  embedded operating  system  for WSNs  domain is  ContikiOS  [6],  which  was developed  by  Adam  Dunkels  at  the Swedish  Institute  of  Computer Science. Both TinyOS and Contiki are developed in C, distributed under an open  source  license  (BSD  License) and are  targeted at microcontrollers with  low  processing  power,  small available memory and limited energy availability.  In  addition  to  the embedded  operating  system  they include  support  for different upper‐layer  protocols,  e.g.  Low‐Power Internet  Protocol  version  6 (6LoWPAN)  and  the  COnstrained Application Protocol (COAP). 

Unfortunately,  at  the  moment  of writing  this  article  the  situation  is not  fully satisfactory  for WSN at the 433 MHz band using DASH7 Mode 2. Part of  the puzzle  is already  solved, e.g.  OpenTag  [7],  an  open  source implementation of the DASH7 Mode 2 protocol, is already available and is currently  being  extensively  tested. Nevertheless,  the  other  part  of  the puzzle, e.g.  the development board, has not been yet properly addressed. It  is  true  that  some  development boards already exist, e.g. the DASH7 Mode 2 development kit provided by 

Page 18: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

16  

Agaidi  [8],  but  none  include  all  the components  required  to  develop  a complete  WSN  prototype,  e.g. sensors,  battery  holder  and programming interface, among many others.  Thus,  in  order  to  ease research  and  development  of WSN at  the  433  MHz  band  based  on DASH7  Mode  2  and  OpenTag,  the Distributed,  Parallel  and Collaborative  Systems  (DPCS)  group of  Universitat  Oberta  de  Catalunya (UOC)  [9],  member  of  the  DASH7 Alliance  University  Working  Group (UWG),  together  with  Wayra Networks  [10],  member  of  the DASH7  Alliance,  have  designed OpenNode‐433,  a  fully‐featured development board  that  is  intended to  become  to  DASH7  Mode  2  and OpenTag what  the TelosB mote and TinyOS  operating  system  have  been to  the  development  of  WSN  using the  IEEE  802.15.4  standard  at  the 2.45 GHz band. 

From  a  technical  point  of  view,  the OpenNode‐433 board  is based on  a 32‐bit  Cortex‐M3  microcontroller, which can operate up to 72 MHz and comes with  20  Kbytes  of  RAM  and 128  Kbytes  of  Flash  memory respectively.    On  the communications  side  the  first version  of  OpenNode‐433  will  be based  on  the  Texas  Instruments CC1101  transceiver,  which  can operate  at  the  Sub‐1GHz band  (e.g. 

315  MHz,  433  MHz,  868  MHz  and 915 MHz) with a  transmit power up to  10  dBm.  Future  versions  of  the OpenNode‐433  board  will  be designed  with  other  wireless transceivers,  such  as  the  Semtech SX123x or the Melexis MLX72013, to enable  for  DASH7  Mode  2 compatibility testing among different transceivers. One  interesting  aspect of  the  board  is  that  the  antenna  is not  soldered;  instead,  a  50  Ohm SMA female connector is available to enable connecting different types of antennas  for  testing  purposes.  In addition  to  that,  OpenNode‐433 comes  with  temperature,  humidity and  acceleration  sensors,  as well  as four external pins  to  interface other types  of  sensors  with  the  internal 12‐bit  Analog‐to‐Digital  Converter (ADC).  Last but not  least,  the board comes with a 2xAAA battery holder, a mini‐USB connection and a power supply  connection, which enables  it to operate autonomously, connected to  a  computer  or  connected  to  a power  supply.  Overall  the OpenNode‐433  board  measures around  6,5x3x3  centimeters  and weights  less  than  75  grams  (with 2xAAA  batteries  included  and antenna excluded). 

Page 19: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

17  

 

Figure 2 ‐ An OpenNode‐433 board 

Taking  into  account  the  technical specifications  of  OpenNode‐433  it seems  unnecessary  to  remark  that the  board  is  fully  compatible  with the  DASH7  Mode  2  specification, meaning that all the devices (Blinker, Endpoint,  Subcontroller  and Gateway)  can  be  implemented.  For instance,  one  node  can  be programmed  as  a  Blinker  and operate  autonomously  from batteries, whereas another node can be  programmed  as  a  Gateway  and be  powered  from  the  computer through  the USB  port  and  serve  as an  interface  to  other  networks,  i.e. the  Internet.  Nevertheless,  at  the moment  of  writing  OpenTag,  the main  implementation  of  the DASH7 Mode  2  protocol,  has  not  yet  been ported to OpenNode‐433, but that is expected  to change over  the course of this summer.  

Conclusions and future work 

Until  today  most  research  and development  in  WSN  has  taken place at the 2.45 GHz band using the 

IEEE  802.15.4  standard  mainly because  of  the  availability  of development  boards,  e.g.  TelosB. Nevertheless,  neither  the  868/915 MHz  bands  nor  the  2.45 GHz  band are well  suited  for all  the use  cases in  the WSN  domain.  An  alternative to  IEEE  802.15.4  for  WSN applications  is  DASH7 Mode  2.  Not only does  it use  the 433 MHz band, with  better  propagation characteristics  and  worldwide availability,  but  it  also  provides  a data‐link  layer  that  is well‐suited  to handle  bursty,  light‐data, asynchronous  and  transient  usage models  for  both  fixed  and  mobile nodes  while  being  simple,  reliable and maintaining a low‐power profile. 

Unfortunately,  research  and development  based  on  the  DASH7 Mode 2 standard has been  impaired due  to  the  lack  of  a  fully‐featured development  board  available  to developers. To improve this situation we are introducing OpenNode‐433, a development  board  that  is  fully compatible with  the DASH7 Mode 2 standard  and  OpenTag.  Thus,  we expect  the  board  to  become  a reference  board  for DASH7 Mode  2 and OpenTag research, development and compatibility testing  in the near future.  The  OpenNode‐433  board will  be  available  from  Wayra Networks  beginning  the  third quarter of 2012 with a price will that 

Page 20: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

18  

is similar to development boards for the IEEE 802.15.4 standard. 

Nevertheless,  despite  the  leap forward  that  having  both  a  full‐featured  development  board (OpenNode‐433) and an open source stack  implementation  (OpenTag)  for DASH7 Mode 2 represents, there are still many  aspects  that  need  to  be further  investigated  in order to have a  proper  knowledge  of  the  uses cases  in which  it can be successfully used.  For  instance,  propagation characteristics of the 433 MHz band in  different  environments,  both indoor and outdoor, for the different channel  types  defined  by  DASH7 Mode  2  need  to  be  investigated  to have  empirical models  that  can  be used  in  real‐world  deployments. Hopefully all these matters will start to be properly addressed now that a reference  development  board  and software  stack  is  available  to  the DASH7  community.  One  important player for that to happen can be the University  Working  Group  (UWG), which is currently starting to address all these matters  in order to provide better  understanding  of  the technology, as well as designing new services that are based on it. 

References 

[1]  IEEE  802.15.4‐2003  Standard.  Available  on‐line  at [http://www.ieee802.org/15/pub/T

G4.html]. 

[2]  DASH7  Mode  2  Draft  12 Specification.  Available  online  at [http://www.dash7.org/]. 

[3]  IEEE  802.15.4e  Standard. Available  on‐line  at [http://www.ieee802.org/15/pub/TG4e.html]. 

[4]  J.Polastre, R. Szewczyk, D. Culler. Telos,  enabling  ultra‐low  power wireless research. Proceedings of the 4th  international  symposium  on information  processing  in  sensor networks.  

[5]  TinyOS,  an  operating  system  for tiny  embedded  networked  sensors. Available  online  at [http://www.tinyos.net/]. 

[6]  ContikiOS,  the  operating  system for  the  Internet of  Things. Available online  at  [http://www.contiki‐os.org/]. 

[7]  OpenTag,  full‐featured communications  stack  for  DASH7 Mode  2.  Available  online  at [http://sourceforge.net/projects/opentag/]. 

[8]  Agaidi  DASH7  Mode  2 development kit. Available online at [http://www.agaidi.com/]. 

[9]  Distributed,  Parallel  and Collaborative Systems (DPCS) Group, Universitat  Oberta  de  Catalunya (UOC).  Available  online  at 

Page 21: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

19  

[http://dpcs.uoc.edu]. 

[10]  Wayra  Networks.  Available online  at [http://www.wayranetworks.com/]. 

 

 

Acknowledgments 

The  authors  of  the  paper  want  to acknowledge Fernando Luis and Joan Tobeña,  from  Wayra  Networks  for their  invaluable  collaboration  in  the development  and  production  of OpenNode‐433. 

 

About the authors: 

Pere Tuset‐Peiró is a PhD candidate at the Distributed, Parallel and Collaborative Systems (DPCS) group  of  Universitat  Oberta  de  Catalunya  (UOC),  part‐time  lecturer  at  Escola  Universitària Politècnica  de Mataró  (EUPMt)  and  co‐chair  of  the  DASH7  Alliance University Working Group (UWG). For his PhD  thesis, he  is working on  low‐power wireless communication  technologies at 433 MHz band, including DASH7 Mode 2. 

Dr. Xavier Vilajosana‐Guillén is an associated professor at the Computer Science, Multimedia and Telecommunication  Department  of  Universitat  Oberta  de  Catalunya  (UOC).  Currently,  he  is  a Fullbright  visitor  at  University  of  California  at  Berkeley  (UCB)  where  he  does  research  in  the Berkeley  OpenWSN  project, which  intends  to  build  an  open  implementation  of  hardware  and software for the Internet of Things. 

   

Page 22: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

20  

DASH7 applications 

 

 

Javier Palafox 

PhD student UWG member IMSAS, University of Bremen, Germany 

 

 

“Let  the  future  tell  the  truth,  and 

evaluate  each  one  according  to  his 

work  and  accomplishments.  The 

present  is  theirs;  the  future,  for 

which I have really worked, is mine.” 

Nikola  Tesla,  Serbian  Inventor  and 

Engineer 

With  the  already  existing  wireless 

technologies  in  the market,  it might 

come as a surprise  that yet another 

wireless‐networking  scheme,  called 

Dash7, is joining the fray. 

The main figures of merit of   DASH7 

devices  that  make  them  ideal  for 

wireless  sensor  networking 

applications resides on the excellent 

wave  propagation  on  unlicensed 

433MHz,  their  low  energy 

consumption  and  their  low 

dependency  from  a  fixed 

infrastructure.  The  only 

disadvantage  of  Dash  7  is  that  it 

cannot  handle  high‐bandwidth  data 

transfers.  

Page 23: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

21  

So, what applications are best suited 

to  adopt  DASH7  technology?  And 

more  importantly,  what  is  the 

reason  for  its  adoption  by  the 

developers and consumers?  

DASH7  is designed to provide multi‐

year  battery  life,  low  device  costs, 

transmit/receive  over  very  long 

ranges,  and  for  applications  that 

does  not  require  high  data  rate  or 

complex  routing  algorithms.  Six 

segments  —  Building  Automation, 

Smart  Energy,  Location‐Based 

Services,  Mobile  advertising, 

Automotive  and  Logistics  —  are 

accounted promising. 

Location‐Based Services  

Commercial  products  can  take 

advantage  of  the  small  footprint, 

low power, long range, and low cost 

of DASH7.  It  is being used today  for 

developing  new  location‐based 

services  using  a  range  of  DASH7‐

enabled  devices  including 

smartcards,  tickets,  and  other 

conventional products. 

The  practicality  of  “check‐in”  of 

other  technologies  is  limited  in 

urban  environments  and  the 

coverage usually  fails  indoors. As an 

example Agaidi is developing Dash7‐

based  and  easy‐to‐use  devices  that 

do  not  need  wired  charging  at 

Helsinki airport. 

Location‐based  services  like 

Foursquare,  Novitaz,  or  Facebook 

can exploit DASH7 and award loyalty 

points. 

Mobile advertising  

Retailers are in the forefront of RFID 

adoption.  They  have  been  realizing 

the benefits  from  the  long distance 

mobile  advertising  and  mobile 

coupons. 

They  can  attract  prospective 

customers  by  sending  information 

about  their  products with  the  help 

of RFID tags. Just  like  in blockbuster 

movie  Minority  Report’s  futuristic 

view; a billboard could display an ad 

that  is  customized  particularly  for 

that person. 

The  RFID  chips  are  being  built  into 

credit  cards  and  cell  phones  as  a 

means  of  storing  data  that  is 

accessible by contact‐free sensors. 

Advertising  groups  view  it  as  a way 

to  make  advertising  more  relevant 

to the user. 

Page 24: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

22  

 

Automotive  

Using 2.4 GHz in work environments 

with  large  amounts  of  metallic 

clutter  is  not  a  good  idea.  DASH7 

capabilities  of  transmission  over 

metallic  obstacles,  together  with 

multi‐year  battery‐life  seem 

promising  as  the  next‐generation 

automotive  wireless  systems.  An 

example  of  it  is  the  tire  pressure 

monitoring  system.  DASH7‐based 

TPMS will provide more accurate tire 

pressure  readings,  resulting  in 

greater  fuel  economy,  reduced  tire 

wear and tear, and greater safety. 

Logistics  

Food  retailers  are  focusing  on 

improving  the  cold‐chain by making 

sure  the  product  quality  is  good  at 

the  end‐point  with  the  help  of 

sensors. 

RFID tags used today for such things 

are  passive  devices. Dash7  tags  are 

active, meaning  that  they make use 

of  small  batteries  instead.  Projects 

such  as  “The  Intelligent  Container” 

developed  in  the  University  of 

Bremen 

(http://www.intelligentcontainer.co

m)  are  using  wireless  sensor 

networks  in  the  interior  of 

containers  to  monitor  temperature 

and  other  environmental  factors 

that  can  impact  the  integrity  of 

sensitive  products.  Wave 

propagation through paths with high 

humidity  and  water‐rich  goods  has 

been  shown  to  be  an  important 

factor. Dash 7 excellent propagation 

through water  is being adopted as a 

solution to this problem. 

Dash 7 will  assist  logistics providing 

businesses  with  unprecedented 

visibility  into  their  everyday 

operations.  

Building  Automation  and  Smart 

energy 

DASH7's  signal  propagation 

characteristics,  that  allow  it  to 

penetrate walls, windows and doors, 

make  it  the  best  wireless‐based 

technology  for  this  purpose.  

Page 25: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

23  

Additionally, the low current draw of 

Dash7‐enabled  devices makes  them 

suitable  to harvest energy  from  the 

environment  easily.  A  sensor  may 

take  the  required  energy  from  the 

sun or  from the power wire; shades 

of Nikola Tesla! 

Dash7‐enabled  in‐home devices  can 

be  integrated  with  lighting,  HVAC 

control  devices,  alarm  systems, 

curtain  controls,  etc..  Smart  power 

consumption  and water meters  can 

communicate  with  gateways  and 

react  to  improve  facility 

management  resulting  in  reduced 

maintenance  and  human  resource 

costs.

 

About the author: 

Javier Palafox has a Master of Science degree  in  information and automation engineering  from 

the University of Bremen. Previously, he has earned several years of industry experience working 

in  industrial  automation.  Currently,  he  is  pursuing  a  PhD  in  the  Institute  for Microsensors,  ‐

actuators and ‐systems (IMSAS).His research interests include intelligent and energy‐efficient data 

processing  algorithms  on  sensor  nodes.  In  addition,  he  is  very  interested  in  DASH7  energy‐

harvesting and high transmission range capabilities.  

   

Page 26: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

24  

Opportunistic Infrastructure‐Based 

DASH7 Mode 2 Localization 

 

 

Weyn Maarten and  Dennis Laurijssen, Christoph Plas, Dragan Subotic 

e‐Lab, Artesis University College of Antwerp, Belgium 

 

The  e‐Lab  research  group  Artesis University  College,  working  on Ambient  Intelligence,  has  been focusing on  localization technologies and  algorithms  during  the  last  six years.  

Every  technique  and  technology used  for  localization  has  its  own specific  properties  and  advantages, but  also  its  specific  disadvantages. One  of  the  common  disadvantages of many existing localization systems is  the  need  for  dedicated  devices and  proprietary  infrastructure. Multi‐modal  systems which  use  the data  coming  from  different  systems and  sensors  will  be  the  only possibility  to  allow  affordable localization in different situations. 

The  future  of  localization  systems 

will  most  likely  evolve  towards 

systems  that  can  adapt  and  cope 

with  any  available  information 

provided  by mobile  clients  without 

the  need  to  install  any  additional 

dedicated  infrastructure.  This  type 

of localization is called opportunistic 

localization.  It  is  defined  as:  "An 

opportunistic localization system is a 

system, which seizes the opportunity 

and  takes  advantage  of  any  readily 

available  location  related 

information  in  an  environment, 

network  and mobile  device  for  the 

estimation  of  the  mobile  device 

absolute or relative position without 

relying  on  the  installation  of  any 

dedicated  localization  hardware 

infrastructure." 

In  the  past,  the  seamless 

Page 27: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

25  

combination  of  Wi‐Fi,  GPS, Bluetooth  and  cellular  data  with 

inertial  sensori  and  afterwards 

Zigbeeii  has  been  examined. 

Although  the  opportunistic integration  of  these  technologies does enable a lot of applications and services, some other applications are still  not  feasible.  These  limitations can  be  caused  by  the  technical capabilities of the technology or the related cost.  

The quest for … Dash7 

Three  applications,  coming  from partnering  companies,  led  to  the search  for  another  technology.  The first  one  was  flow  monitoring  of people  in  an office building  (who  is sitting on which desk). They required a  system which  could  be  set  up  in one  day,  monitor  for  another  day and be broken down  in a few hours. On  top  of  this  the  cost  should  be minimal. 

 

After  this  request,  the  quest  for  a matching  technology  started.  Wi‐Fi was  not  ideal,  since  you  need  the infrastructure,  and  if  it  is  already there  you  need  to  interact  with  it. Moreover Wi‐Fi  tags  still  cost more than  €40.  RFID  based  solutions mostly  need  wired  readers,  which are  also  costly  if  you  need  a  lot  of them  (in  order  to  be  able  to differentiate  every  desk).  A  logical direction was  to  look  for a Wireless Sensor  Network  solution.  But most Zigbee  modules  still  range  around €10  and  you  have  to  cope  with closed stacks. These closed stacks do not  always  allow  signal  strength measurement  between  devices. These measurements are a necessity in  order  to  enable  signal  strength based localization. 

And  then,  there  was  Dash7!  More specifically Dash7 Mode  2.  The  use of  e.g.  TI’s  CC430  enabled  the creation of < €15 modules. D7M2  is made  for  ultra‐low  power  RF communication,  for  localization  we are only  interested  in  regular  signal strength  measurements.  The different  device  classes  (blinker, endnode,  subcontroler,  gateway), perfectly match  the  different  types of  devices  which  are  needed  for localization. 

The  low  cost,  very  small  footprint, low  power  consumption  and  a communication  range  with  a 

Page 28: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

26  

theoretical  maximum  of  10km  are features which could bring us a step closer to realizing the concept of the “Internet of Things”. 

People motion monitoring 

A  second  application  was  the tracking  of  people  and  shopping carts in malls. 

 

Currently  the  motion  tracking  of people  is  already  being  monitored by  for example Bluetooth;  this gives a  sample  size  of  about  15%  of  the people, since only a  limited amount of people are wearing a devices with active  Bluetooth.  A  probably  easier method  is  to  track  the  shopping carts  or  shopping  baskets.  But  this can only be done by using ultra‐low power tags with a very low cost. The use  of  passive  RFID  asks  for expensive  readers.  Again  here, Dash7 could be the solution. 

Small animals, small tags 

The  third  application  was  the tracking of very small birds (tomtits). 

There,  average  weight  is  only  20 gram  and  the  weight  of  a  tracking device  can  only  be  5%  of  their weight. 

 

Currently,  expensive  VHF transmitters are used, which enables manual  tracking  for about a month. Ideally the researchers want to track the  birds  during  their  whole existence.  The  ultimate  goal  of  the research  of  Dash7  at  Artesis  is  to enable  this  localization using D7M2. The  same  hardware  can  afterwards be  used  to  make  small,  easy integratable  localization  tags  for other applications. 

From questions to answers 

To  enable  three  of  the  above mentioned  applications,  3  signal strength based  localization methods are being investigated.  

The mobile  node  is  a  blinker  node, with  a  time  interval  set  depending on  the  application,  ranging  from every second, to a few times a day. 

Fixed  nodes  (subcontrollers)  are installed  in  the  environment  and  at 

Page 29: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DA

 

lecolo

Wmchth

Thanofthsigto

Thgabathcu

Ansh

ASH7 Allianc

ast  one ommunicatiocalization e

When  the  bmobile  blinkhannel, the he different 

hese  subconother  predf  the  mobihe  id  of  thegnal strengto the gatewa

his  gatewaathered  infased  localhree  typesurrently bei

n  overviewhown below

ce 

gateway ion  to  a engine. 

beacon  is ker  using  abeacons arsubcontrol

ontrollers defined  chaile  node,  toe  subcontroth of the oray node. 

ay  node formation  tization  ens  of  algong benchm

w  of  this  tw: 

ensures  thcloud  base

send  by  tha  predefinere received lers in rang

send,  usiannel,  the ogether  wioller  and  thriginal beaco

sends  thto  the  cloungine  wheorithms  aarked. 

test  setup 

he ed 

he ed by e. 

ng id ith he on 

his ud ere are 

is 

 

Denbeloatlo

Thdeapmusga

Thsino

Anow

epending  onvironmentetween ocalization, ttenuation ocalization.

hree  types eveloped pplications.multifunctionsed  as  blateway usin

he  second zed  node  (ode to track

nd the thirdode  with  a

which  will  b

University W

on  the  apt  a  choic

fingerprinsignal 

based  pro

of  hardwato  ena

  The  firsnal  node, winker,  subcng a helical a

one  is  a  b(which will k people). 

d one is a 1a  chip  or  wbe  used  du

Working Gro

27 

plication  ace  is  mant  bas

strengoximity  bas

are  are  beiable  thet  one  is which  can controller antenna. 

business  cabe  a  blink

1 cm x 1.5 cwire  antennuring  the  fi

oup 

nd de ed gth ed 

ng ese a 

be or 

 

ard ker 

 

cm na, rst 

Page 30: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DA

 

exap

Cude

i Weyn,ii Weyn,Localizat 

 

ASH7 Allianc

xperiments,pplication. 

urrently  theveloped 

M. Opportun, M., De Cocktion, Internatio

ce 

,  related 

he  hardwafurther 

nistic Seamlesk, et. al. Opporonal Journal O

the  thi

are  is  beiand  th

s Localizationrtunistic ObjeOn Advances

 

ird 

 

ng he 

load

Mm

n, PhD Thesisct Binding anin Intelligent

ocalization dapted for 4

More informmaarten.wey

, University od Proximity DSystems, 2012

University W

algorithms433 MHz lo

ation: yn@artesis.

of Antwerp , BDetection for M2 vol. 4 no. 3&

Working Gro

28 

s  are  beicalization. 

.be 

Belgium (2011Multi-modal &4, pp 102-11

oup 

ng 

)

12

Page 31: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

29  

DASH7 UWG families… 

 

e‐Lab, Artesis University College of Antwerp, Belgium 

Focusing  on  Ambient  Intelligent  and  context  awareness  the  e‐Lab  group  of  the  Artesis University  College  of  Antwerp,  Belgium,  continually  strives  to  extend  its  knowledge  in related technologies. Dr. Maarten Weyn has been working on localization algorithms and the seamless combination of different technologies during the past years. 

From left: Plas, Weyn, Laurijssen, Subotic 

Dash 7 Mode 2 can enable some applications where other  technologies had difficulties  in providing  an  affordable  solution.  Currently,  the  research  in  the  e‐Lab  on Dash  7  is  being executed by Maarten Weyn and two master students Dennis Laurijssen and Christophe Plas. This group has recently been extended by Dragan Subotic who will be working on Dash 7 for the next year.  

To ensure  some  funding  for  this  research a national  IWT  innovation project  together with our spin‐off AtSharp is currently being submitted for review, as well as a PhD project on the miniaturization of self‐sustainable localization tags. 

More information: [email protected] 

   

Page 32: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

30  

DASH7 UWG families… 

 

Embedded Network Systems Lab, PNU, South Korea 

ENS  Lab  was  founded  in  1994  and  is  led  by  professor  Sang‐Hwa  Chung.  ENS  Lab  is  in Computer Engineering Department at the Pusan National University in Busan, South Korea. Presently,  there  are  5  PhD  students  and  9 Master  students.  And,  to‐date  6  PhD  and  40 masters degrees have been awarded. 

 

This research laboratory studies a wide range of issues in the aspects of embedded systems and networking. ENS Lab’s current research is as follows: 

Dash : Development of Dash7 tags and readers with OpenTag 

Active RFID: Development of global logistics information synchronization technology and CSD(Container Security Device) 

WLAN Mesh Network: Development of Mesh network based on IEEE 802.11a/b/g/n 

 

Prof. Sang‐Hwa Chung 

Sang‐Hwa Chung  received  the BSc degree  in electrical engineering  from  Seoul National University in 1985, the MSc degree in computer engineering from Iowa State University in 1988,  and  the  PhD  degree  in  computer  engineering  from  the  University  of  Southern California  in  1993.  He  was  an  Assistant  Professor  in  the  Electrical  and  Computer Engineering Department  at  the University of Central  Florida  from 1993  to 1994.   He  is currently  a  professor  in  the  Computer  Engineering  Department  at  Pusan  National University, South Korea. His research interests are in the areas of Dash7, Active RFID, and embedded wireless networking. 

   

Page 33: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

DASH7 Alliance    University Working Group 

31  

Get in touch with UWG 

 

UWG offers many advantages for you as an academic. Above all, it provides you 

with  the  opportunity  to  collaborate  with  academics  with  vested  interest  in 

DASH7, coming  from different backgrounds of  research and geographies. UWG 

members  are  involved  in  collaborative  DASH7  research  projects…and  young 

researchers have the opportunity of finding internships among UWG universities, 

too. 

The best way to contact us is email. If you have questions, just drop an email to 

one of the co‐chairs of UWG: 

 

Chanaka Lloyd  Pere Tuset [email protected]  

[email protected]  

  

You  can  register  yourself  as  UWG  (also  known  as  URP  –  University  relations 

Program) member in the DASH7 homepage. Follow the steps below: 

http://www.dash7.org/ > About the Alliance > University Relations Program 

 

Page 34: DASH7 Alliance University Working Group Magazine - May 2012

Join DASH7Join UWGJoin the research

DASH7 Alliance, Inc.275 Tennant Avenue

Morgan Hill, CA 95037Phone: +1 408 778 8372

Editors:Chanaka LloydPere Tuset

Designer: Zuolin Xu