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エンジニアが28マイクロワットWi-Fi無線実現、電池不要スマートデバイスへ道開く

新開発の超低消費電力Wi-Fi無線は、21メートル範囲で2メガビット/秒のデータ伝送にわずか28マイクロワット(µW)を消費します。電池不要スマートデバイスと完全ワイヤレスホームセットアップを可能にします。

IoTデバイスの電池寿命課題

IoT(モノのインターネット)デバイスの人気は継続的に高まっていますが、その実用性は電池寿命によって制限されてきました。これらデバイスのエネルギー消費のかなりの部分は、特に高ピークレートでデータ伝送時のWi-Fi無線から来ています。

既存Wi-Fi無線は通常、IoTデバイスをWi-Fiトランシーバーと接続するために数百ミリワットの電力を必要とします。これが、内蔵Wi-Fiデバイスが頻繁な充電、外部電源、または大容量電池を必要とする理由です。

カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者たちが、既存Wi-Fi無線の約5,000分の1の電力で、IoTデバイスを標準Wi-Fiネットワークに接続する微小デバイスを開発しました。

仕組み:バック散乱通信

大幅な低消費電力動作のため、Wi-Fi無線はバック散乱(後方散乱)と呼ばれる手法でデータを伝送します。物理学では、波や信号が来た方向へ反射する現象。写真、天文学、超音波検査等で主に使用。

新開発チップは、近くのWi-Fiアクセスポイントやデバイス(ノートPC等)からの着信電波(Wi-Fi信号)を捕捉。信号を変更し、独自データをエンコード。最後に、エンコードされた信号を別のWi-Fiチャネルへ反射し、別のアクセスポイントやデバイスへ伝送。

微小チップに統合された超低消費電力Wi-Fi無線。各チップ面積1.5平方ミリメートル。| Credit: David Baillot | UC San Diego

このような低消費電力Wi-Fi無線技術構築のため、研究チームはウェイクアップレシーバーコンポーネントを開発。IoTデバイスがデータ送受信必要時のみWi-Fi無線を「起床」させ、それ以外は低電力モードでわずか3 µW消費のまま待機します。

研究チームは改良版も披露。バック散乱データ用カスタム集積回路搭載でシステム小型化・効率化、動作距離延長(最大21メートル)実現。

総合的に、これは低消費電力・小型デバイスに展開可能な初の実用的チップです。研究者たちによると、低消費電力ウェアラブル、電池不要スマートデバイス、よりポータブルで完全ワイヤレスなホームセットアップの開発を加速できます。

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