为提高效率,物联网传感器必须有两个无线电

为了延长电池寿命,发送数据的物联网收音机应该只在需要发送数据的时候才供电,而第二台功率采集器收音机应该只监听主收音机的唤醒信号。学者们表示,他们正在取得进展,让所有这些都发挥作用。

Jorgen Norgaard / WhatAWin / Getty Images

为了物联网许多人认为,要使传感器和无线电变得无处不在,就必须消除传感器和无线电的供电效率低下的问题。电池的化学成分还不够好,而且在电池需要更换的时候,持续进行卡车滚轮作业的成本也太高了。在很多情况下,太阳能电池充电并不是解决方案,因为通常固定的技术并不特别适合移动网络或临时网络。

因此,有一个破折号回事,试图找到更好的两种化学物质,使电池寿命更长或更高效的芯片和电子产品,只是抿电力。被跟踪的思想的角度为,只有当他们需要传输数据的突发唤醒网络无线电。大学说,他们正在做这方面的显著进展。

“现在的问题是,这些现有设备不知道何时与网络同步,所以他们定期醒来这样做即使没有什么交流,”帕特里克Mercier解释说,电气和计算机工程教授,加州大学圣地亚哥分校媒体发布。“通过增加一个唤醒接收器,我们可以将小型物联网设备的电池寿命从几个月提高到几年,”他说。

唤醒

这所学校表示,让这种唤醒接收器发挥作用的关键在于以非常高的频率使用它们。原因是:所有东西都变小了,包括天线。这所学校解释说,它“让研究人员可以将所有东西,包括天线、变压器和其他芯片外的组件压缩到一个更小的包里”。学校的解决方案是在9千兆赫,在X波段。

该设备使用被称为唤醒信号的特定无线电信号,直接指向物联网传感器的专用唤醒接收器芯片。与数据无线电芯片相比,该无线电芯片的能耗更低,因为它的唯一目的是监听唤醒信号。加州大学圣地亚哥分校的设备仅使用22.3纳瓦特。该学校称,这大约是LED夜间照明功率的50万分之一。然后,另一台更耗能的收音机,在必要时由唤醒收音机开启,执行更繁重的任务——比如实际发送数据。

斯坦福大学也在致力于物联网唤醒解决方案。我曾在2018年写过一篇关于它的纳米级超声设备的文章。这是狗哨样频率。那所学校也正在研究的前提下,使用频率较高意味着一年可以设计出更小的电子封装。那么这所大学在其网站上,它的芯片中使用“约十亿分才能点亮一个老式的圣诞灯泡的功率。”

重要的是,这两所大学的解决方案都允许在不使用的情况下关闭耗电大户的数据广播,而不是像现在这样只是休眠或睡觉。

高灵敏度

加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)认为,其X波段设备在两个额外的方面比以往任何设备都有优势。它解释说,它的设计在不同的环境温度下表现良好:它声称可用性从14华氏度到104华氏度。该温度范围意味着唤醒可以在外部实现中使用,例如在海洋垂线中。

该大学还表示,其灵敏度数字是曾经去过的最好发表在一项研究中在-69.5 dBm的。延迟是一个权衡,不过,因为有一个540ms的延迟。但是,这可能不是很多物联网应用的问题,如短点射,定期发送数据,如用于环境传感器,例如。

“这些数字在无线通信领域令人印象深刻。在一个小型、高度敏感的系统中,功耗如此之低,同时仍然保持了温度的鲁棒性,”Mercier说。“这将使各种新的物联网应用成为可能。”

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