Ingenieurs ontwikkelen ultra-laag vermogen wifi-radio's

• De nieuwe ultralage wifi-radio verbruikt slechts 28 microwatt om gegevens te verzenden met 2 megabits per seconde over een bereik van 21 meter.
• Het kan batterijloze slimme apparaten en volledig draadloze thuisconfiguraties mogelijk maken.

Ondanks de voortdurend groeiende populariteit van Internet of Things (IoT)-apparaten, is hun bruikbaarheid beperkt door de levensduur van de batterij. Een aanzienlijk deel van het energieverbruik in deze apparaten komt van de wifi-radio, vooral bij het verzenden van gegevens met hoge pieksnelheden.

Bestaande wifi-radio's hebben meestal honderden milliwatt aan stroom nodig om IoT-apparaten te verbinden met wifi-transceivers. Dit is de reden waarom apparaten met ingebouwde wifi vaak moeten worden opgeladen, externe stroombronnen of grote batterijen nodig hebben om te werken.

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Diego een klein apparaatje ontwikkeld dat ongeveer 5.000 keer minder stroom verbruikt dan bestaande wifi-radio's om IoT-apparaten te verbinden met standaard wifi-netwerken.

Het apparaat verbruikt slechts 28 microwatt (µW) om gegevens te verzenden met 2 megabits per seconde over een bereik van 21 meter. Het kan worden geïntegreerd met smartphones, kleine camera's en sensoren. Klanten hoeven geen extra apparatuur te kopen, omdat het directe communicatie tussen IoT-apparaten en een nabijgelegen wifi-toegangspunt mogelijk maakt.

Hoe werkt het?

Om op een aanzienlijk laag vermogen te werken, verzendt de WiFi-radio gegevens door gebruik te maken van een methode die backscattering wordt genoemd. In de natuurkunde verwijst terugverstrooiing naar de weerkaatsing van golven of signalen terug naar de richting waaruit ze kwamen. Het wordt meestal gebruikt in fotografie, astronomie en echografie.

Referentie:UC San Diego

Deze nieuw ontwikkelde chip vangt inkomende radiogolven (wifi-signalen) van een nabijgelegen wifi-toegangspunt of apparaat (zoals een laptop) op. Vervolgens verandert het de signalen en codeert het zijn eigen gegevens erop. Ten slotte worden de gecodeerde signalen gereflecteerd op een apart wifi-kanaal naar een ander toegangspunt of apparaat.

Extreem energiezuinige wifi-radio's geïntegreerd in kleine chips. Elke chip heeft een oppervlakte van 1,5 vierkante millimeter. | Krediet:David Baillot | UC San Diego

Om zo'n energiezuinige wifi-radiotechnologie te bouwen, ontwikkelde het onderzoeksteam een ​​component genaamd wake-up receiver. Het is alleen verantwoordelijk voor het 'wekken' van de wifi-radio wanneer IoT-apparaten gegevens moeten overdragen/ontvangen. De rest van de tijd blijft hij in de energiebesparende modus en verbruikt hij slechts 3 µW aan stroom.

Het onderzoeksteam toonde ook een verbeterde versie van hun technologie, die een aangepast geïntegreerd circuit bevat voor backscattering van gegevens. Dit maakt het hele systeem compact en efficiënter, waardoor het apparaat over grotere afstanden kan werken (tot 21 meter).

Lezen: Nieuw flexibel apparaat kan wifi-signalen omzetten in elektriciteit

Al met al is dit de eerste pragmatische chip die kan worden ingezet in energiezuinige, compacte apparaten. Volgens de onderzoekers kan het de ontwikkeling versnellen van wearables met een lager energieverbruik, batterijloze slimme apparaten en meer draagbare, volledig draadloze thuisconfiguraties.