Une nouvelle puce apporte une connectivité Wi-Fi à très faible consommation aux appareils IoT

Plus de configurations de maisons intelligentes portables et entièrement sans fil. Appareils portables à faible consommation. Appareils intelligents sans batterie. Tout cela pourrait être rendu possible grâce à une nouvelle radio Wi-Fi à très faible puissance développée par des ingénieurs électriciens de l'Université de Californie à San Diego.

L'appareil, qui est logé dans une puce plus petite qu'un grain de riz, permet aux appareils Internet des objets (IoT) de communiquer avec les réseaux Wi-Fi existants en utilisant 5000 fois moins d'énergie que les radios Wi-Fi d'aujourd'hui. Il consomme seulement 28 microwatts d'énergie. Et il le fait tout en transmettant des données à un débit de 2 mégabits par seconde (une connexion assez rapide pour diffuser de la musique et la plupart des vidéos YouTube) sur une portée allant jusqu'à 21 mètres.

L'équipe présentera son travail lors de la conférence ISSCC 2020 du 16 au 20 février à San Francisco.

"Vous pouvez connecter votre téléphone, vos appareils intelligents, même de petits appareils photo ou divers capteurs à cette puce, et il peut envoyer directement les données de ces appareils à un point d'accès Wi-Fi près de chez vous. Vous n'avez pas besoin d'acheter autre chose. Et cela pourrait durer des années avec une seule pile bouton ", a déclaré Dinesh Bharadia, professeur d'ingénierie électrique et informatique à l'UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Les radios Wi-Fi commerciales consomment généralement des centaines de milliwatts pour connecter des appareils IoT à des émetteurs-récepteurs Wi-Fi. Par conséquent, les appareils compatibles Wi-Fi ont besoin de grosses batteries, d'une recharge fréquente ou d'autres sources d'alimentation externes pour fonctionner.

"Cette radio Wi-Fi est suffisamment faible pour que nous puissions maintenant commencer à penser à de nouveaux espaces d'application où vous n'avez plus besoin de brancher des appareils IoT au mur. Cela pourrait déclencher des configurations IoT plus petites et entièrement sans fil", a déclaré UC San Diego électrique le professeur de génie informatique Patrick Mercier, qui a codirigé les travaux avec Bharadia.

Pensez à un appareil Google Home portable que vous pouvez emporter partout dans la maison et qui peut durer des années au lieu de quelques heures lorsqu'il est débranché.

"Il pourrait également vous permettre de connecter des appareils qui ne sont pas actuellement connectés – des choses qui ne peuvent pas répondre aux demandes d'alimentation des radios Wi-Fi actuelles, comme un avertisseur de fumée – et ne pas avoir un énorme fardeau sur le remplacement de la batterie", a déclaré Mercier.

La radio Wi-Fi fonctionne sur une puissance extrêmement faible en transmettant des données via une technique appelée rétrodiffusion. Il prend les signaux Wi-Fi entrants d'un appareil à proximité (comme un smartphone) ou d'un point d'accès Wi-Fi, modifie les signaux et code ses propres données dessus, puis réfléchit les nouveaux signaux sur un canal Wi-Fi différent vers un autre appareil ou point d'accès.

Ce travail s'appuie sur la technologie radio Wi-Fi basse consommation que Bharadia a aidé à développer en tant que doctorat. étudiant à Stanford. Dans ce projet, il s'est associé à Mercier pour développer une radio Wi-Fi encore plus faible. Ils ont accompli cela en intégrant un composant appelé récepteur de réveil. Cela "réveille" la radio Wi-Fi uniquement lorsqu'elle a besoin de communiquer avec des signaux Wi-Fi, de sorte qu'elle peut rester en mode veille à faible consommation le reste du temps, pendant laquelle elle ne consomme que 3 microwatts d'énergie.

Les améliorations apportées par l'équipe de l'UC San Diego à la technologie comprennent également un circuit intégré personnalisé pour la rétrodiffusion des données, ce qui rend l'ensemble du système plus petit et plus efficace, et permet ainsi à leur radio Wi-Fi de fonctionner sur une plus longue portée de communication (21 mètres). Il s'agit d'une distance pratique pour opérer dans un environnement de maison intelligente, selon les chercheurs.

"Ici, nous montrons la première conception de puce pragmatique qui peut réellement être déployée dans un petit appareil de faible puissance", a déclaré Mercier.

Le document est intitulé "Une étiquette IoT de 28µW qui peut communiquer avec les émetteurs-récepteurs WiFi de produits via une technique de communication de rétrodiffusion QPSK à bande latérale unique".