Bharadia (al centro), con i ricercatori universitari Rohit Kumar (a sinistra) e Manideep Dunna (a destra), visualizzando una configurazione in cui la radio Wi-Fi sarebbe backscattering tra due dispositivi compatibili con Wi-Fi. Credito:Università della California - San Diego
Più portatile, configurazioni di casa intelligente completamente wireless. Indossabili a basso consumo. Dispositivi intelligenti senza batteria. Tutto ciò potrebbe essere reso possibile grazie a una nuova radio Wi-Fi a bassissima potenza sviluppata da ingegneri elettrici dell'Università della California a San Diego.
Il dispositivo, che è alloggiato in un chip più piccolo di un chicco di riso, consente ai dispositivi Internet of Things (IoT) di comunicare con le reti Wi-Fi esistenti utilizzando 5, 000 volte meno potenza rispetto alle odierne radio Wi-Fi. Consuma solo 28 microwatt di potenza. E lo fa trasmettendo dati a una velocità di 2 megabit al secondo (una connessione abbastanza veloce da riprodurre in streaming musica e la maggior parte dei video di YouTube) su una distanza massima di 21 metri.
Il team presenterà il proprio lavoro alla conferenza ISSCC 2020 dal 16 al 20 febbraio a San Francisco.
"Puoi collegare il tuo telefono, i tuoi dispositivi intelligenti, anche piccole fotocamere o sensori vari a questo chip, e può inviare direttamente i dati da questi dispositivi a un punto di accesso Wi-Fi vicino a te. Non è necessario acquistare altro. E potrebbe durare anni con una singola batteria a bottone, " disse Dinesh Bharadia, un professore di ingegneria elettrica e informatica presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Le radio Wi-Fi commerciali in genere consumano centinaia di milliwatt per connettere dispositivi IoT con ricetrasmettitori Wi-Fi. Di conseguenza, I dispositivi compatibili con il Wi-Fi necessitano di batterie di grandi dimensioni, frequenti ricariche o altre fonti di alimentazione esterne per l'esecuzione.
Illustrazione del processo di backscattering. Credito:Università della California - San Diego
"Questa radio Wi-Fi ha una potenza sufficientemente bassa che ora possiamo iniziare a pensare a nuovi spazi applicativi in cui non è più necessario collegare dispositivi IoT al muro. Ciò potrebbe liberare più piccoli, configurazioni IoT completamente wireless, ", ha affermato Patrick Mercier, professore di ingegneria elettrica e informatica della UC San Diego, che ha co-diretto il lavoro con Bharadia.
Pensa a un dispositivo Google Home portatile che puoi portare in giro per casa e che può durare anni invece di poche ore quando è scollegato.
"Potrebbe anche consentire di connettere dispositivi che non sono attualmente connessi, cose che non possono soddisfare le esigenze di alimentazione delle attuali radio Wi-Fi, come un rilevatore di fumo e non avere un enorme onere per la sostituzione della batteria, " disse Mercier.
Un set di radio Wi-Fi a bassissima potenza integrate in piccoli chip, ciascuno misura 1,5 millimetri quadrati di area (chicco di riso mostrato per la scala). Credito:David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
La radio Wi-Fi funziona a una potenza estremamente bassa trasmettendo i dati tramite una tecnica chiamata backscattering. Prende i segnali Wi-Fi in ingresso da un dispositivo vicino (come uno smartphone) o da un punto di accesso Wi-Fi, modifica i segnali e codifica su di essi i propri dati, e quindi riflette i nuovi segnali su un canale Wi-Fi diverso su un altro dispositivo o punto di accesso.
Il professore di ingegneria elettrica e informatica della UC San Diego Dinesh Bharadia tiene un PCB su cui è montata la radio Wi-Fi (componente sotto il blob nero). Credito:Università della California - San Diego
Questo lavoro si basa sulla tecnologia radio Wi-Fi a bassa potenza che Bharadia ha contribuito a sviluppare come dottorato di ricerca. studente a Stanford. In questo progetto, ha collaborato con Mercier per sviluppare una radio Wi-Fi a potenza ancora inferiore. Hanno raggiunto questo obiettivo integrando un componente chiamato ricevitore di riattivazione. Questo "sveglia" la radio Wi-Fi solo quando ha bisogno di comunicare con segnali Wi-Fi, in modo che possa rimanere in modalità di sospensione a basso consumo per il resto del tempo, durante i quali consuma solo 3 microwatt di potenza.
I miglioramenti apportati alla tecnologia dal team dell'UC San Diego includono anche un circuito integrato personalizzato per la retrodiffusione dei dati, che rende l'intero sistema più piccolo ed efficiente, e consente quindi alla loro radio Wi-Fi di operare su un raggio di comunicazione più lungo (21 metri). Questa è una distanza pratica per operare in un ambiente domestico intelligente, hanno detto i ricercatori.
"Qui, dimostriamo il primo design pragmatico di chip che può essere effettivamente implementato in un piccolo, dispositivo a bassa potenza, " disse Mercier.
Il documento è intitolato "Un tag IoT da 28 µW in grado di comunicare con ricetrasmettitori WiFi di serie tramite una tecnica di comunicazione backscatter QPSK a banda laterale singola".
