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エンジニアが超低消費電力WiFi無線を開発

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本記事は、Engineers Develop Ultra-Low Power WiFi Radios
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分51秒

新しい超低電力WiFi無線は、21mの範囲で毎秒2メガビットでデータを送信するのに、わずか28マイクロワットしか消費しません。これにより電池レスのスマートデバイスや、完全にワイヤレスのホームセットアップが可能になります。

 

モノのインターネット(IoT)デバイスの人気が継続的に高まっているにもかかわらず、それらの有用性はバッテリーの寿命によって制限されています。これらのデバイスのエネルギー消費のかなりの部分は、特に高いピーク速度でデータを送信する際に、WiFi無線から発生します。

 

既存のWiFi無線は通常、IoTデバイスをWiFiトランシーバーに接続するために、数百ミリワットの電力を消費します。これが内蔵WiFiを備えたデバイスの実行に頻繁な充電、外部電源、または大型バッテリーが必要な理由です。

 

現在、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者は、IoTデバイスを標準のWiFiネットワークに接続するために、既存のWiFi無線の約5,000倍少ない電力を使用する小さなデバイスを開発しました。

 

そのデバイスは21mの範囲で毎秒2メガビットでデータを送信するのに、わずか28マイクロワットしか消費しません。スマートフォン、小型カメラ、センサーを集約できます。顧客は、IoTデバイスと近くのWiFiアクセスポイント間の直接通信を可能にするため、追加の機器を購入する必要がありません。

 

どのように機能するのか?

非常に低い電力で動作するために、WiFi無線は後方散乱と呼ばれる方法を使用してデータを送信します。物理学では、後方散乱とは、波または信号が反射して、来た方向に戻ることを指します。主に写真、天文学、超音波検査で使用されます。

 

新しく開発されたチップは、近くのWiFiアクセスポイントまたはデバイス(ノートパソコンなど)からの受信電波(WiFi信号)を捕捉します。その後、信号を変更し、独自のデータに変換します。最後に、変換された信号は、別のアクセスポイントまたはデバイスへの異なるWiFiチャネルに反射されます。

極小チップに集約された超低電力WiFi無線。各チップの面積は1.5㎟です。Credit: David Baillot | UC San Diego

 

このような低電力WiFi無線技術を構築するために、研究チームはウェイクアップレシーバーと呼ばれる部品を開発しました。IoTデバイスがデータを転送/受信する必要がある場合にのみ、WiFi無線を起動します。残りの時間は、低電力モードのままで、消費電力はわずか3 µWです。

 

研究チームは、後方散乱データ用のカスタムICを特徴とする技術の改良版も紹介しました。これにより、システム全体がコンパクトで効率的になり、デバイスがより長い距離(最大21メートル)で動作できるようになります。

 

全般的にみて、これは低電力でコンパクトなデバイスに展開できる最初の実用的なチップです。研究者によると、低電力のウェアラブル、バッテリーレスのスマートデバイス、よりポータブルで完全にワイヤレスの家庭用セットアップの開発を加速することが可能です。

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