Bharadia (centro), con los investigadores estudiantes graduados Rohit Kumar (izquierda) y Manideep Dunna (derecha), mostrando una configuración en la que la radio Wi-Fi se dispersaría entre dos dispositivos compatibles con Wi-Fi. Crédito:Universidad de California - San Diego
Más portátil, configuraciones de hogar inteligente totalmente inalámbricas. Wearables de menor potencia. Dispositivos inteligentes sin batería. Todo esto podría ser posible gracias a una nueva radio Wi-Fi de potencia ultrabaja desarrollada por ingenieros eléctricos de la Universidad de California en San Diego.
El dispositivo, que está alojado en un chip más pequeño que un grano de arroz, permite que los dispositivos de Internet de las cosas (IoT) se comuniquen con las redes Wi-Fi existentes mediante 5, 000 veces menos energía que las radios Wi-Fi actuales. Consume solo 28 microvatios de potencia. Y lo hace mientras transmite datos a una velocidad de 2 megabits por segundo (una conexión lo suficientemente rápida para transmitir música y la mayoría de los videos de YouTube) en un rango de hasta 21 metros.
El equipo presentará su trabajo en la conferencia ISSCC 2020 del 16 al 20 de febrero en San Francisco.
"Puedes conectar tu teléfono, tus dispositivos inteligentes, incluso cámaras pequeñas o varios sensores a este chip, y puede enviar datos directamente desde estos dispositivos a un punto de acceso Wi-Fi cercano. No necesitas comprar nada más. Y podría durar años con una sola batería de celda de moneda, "dijo Dinesh Bharadia, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.
Las radios comerciales Wi-Fi suelen consumir cientos de milivatios para conectar dispositivos IoT con transceptores Wi-Fi. Como resultado, Los dispositivos compatibles con Wi-Fi necesitan baterías grandes, recarga frecuente u otras fuentes de alimentación externas para funcionar.
Ilustración del proceso de retrodispersión. Crédito:Universidad de California - San Diego
"Esta radio Wi-Fi tiene una potencia lo suficientemente baja como para que podamos empezar a pensar en nuevos espacios de aplicaciones en los que ya no es necesario conectar dispositivos IoT a la pared. Esto podría dar rienda suelta a configuraciones de IoT totalmente inalámbricas, "dijo el profesor de ingeniería eléctrica e informática de UC San Diego, Patrick Mercier, quien codirigió el trabajo con Bharadia.
Piense en un dispositivo portátil de Google Home que puede llevar a la casa y que puede durar años en lugar de solo horas cuando está desenchufado.
"También podría permitirle conectar dispositivos que no están conectados actualmente, cosas que no pueden satisfacer las demandas de energía de las radios Wi-Fi actuales, como una alarma de humo, y no tener una gran carga en el reemplazo de la batería, "Dijo Mercier.
Un conjunto de radios Wi-Fi de ultra baja potencia integrados en pequeños chips, cada uno mide 1,5 milímetros cuadrados de área (se muestra el grano de arroz para la escala). Crédito:David Baillot / UC San Diego Jacobs School of Engineering.
La radio Wi-Fi funciona con una potencia extremadamente baja al transmitir datos a través de una técnica llamada retrodispersión. Toma las señales de Wi-Fi entrantes de un dispositivo cercano (como un teléfono inteligente) o un punto de acceso Wi-Fi, modifica las señales y codifica sus propios datos en ellas, y luego refleja las nuevas señales en un canal Wi-Fi diferente a otro dispositivo o punto de acceso.
El profesor de ingeniería eléctrica e informática de UC San Diego, Dinesh Bharadia, sostiene una PCB en la que se monta la radio Wi-Fi (componente debajo de la mancha negra). Crédito:Universidad de California - San Diego
Este trabajo se basa en la tecnología de radio Wi-Fi de baja potencia que Bharadia ayudó a desarrollar como Ph.D. estudiante en Stanford. En este proyecto, se asoció con Mercier para desarrollar una radio Wi-Fi de menor potencia. Lo lograron incorporando un componente llamado receptor de despertador. Esto "despierta" la radio Wi-Fi solo cuando necesita comunicarse con señales Wi-Fi, para que pueda permanecer en modo de suspensión de bajo consumo el resto del tiempo, durante el cual consume solo 3 microvatios de energía.
Las mejoras de la tecnología del equipo de UC San Diego también cuentan con un circuito integrado personalizado para la retrodispersión de datos, lo que hace que todo el sistema sea más pequeño y más eficiente, y, por lo tanto, permite que su radio Wi-Fi funcione en un rango de comunicación más largo (21 metros). Esta es una distancia práctica para operar en un entorno de hogar inteligente, dijeron los investigadores.
"Aquí, demostramos el primer diseño de chip pragmático que realmente se puede implementar en un pequeño, dispositivo de baja potencia, "Dijo Mercier.
El documento se titula "Una etiqueta IoT de 28µW que puede comunicarse con transceptores WiFi de productos básicos a través de una técnica de comunicación de retrodispersión QPSK de banda lateral única".
