Mer bärbar, helt trådlösa smarta heminställningar. Bärbara enheter med lägre effekt. Batterilösa smarta enheter. Dessa skulle alla kunna göras möjliga tack vare en ny Wi-Fi-radio med ultralåg effekt utvecklad av elingenjörer vid University of California San Diego.

Enheten, som är inrymd i ett chip som är mindre än ett riskorn, gör det möjligt för Internet of Things (IoT)-enheter att kommunicera med befintliga Wi-Fi-nätverk med hjälp av 5, 000 gånger mindre ström än dagens Wi-Fi-radioapparater. Den förbrukar bara 28 mikrowatt ström. Och det gör det samtidigt som den överför data med en hastighet av 2 megabit per sekund (en anslutning som är tillräckligt snabb för att streama musik och de flesta YouTube-videor) över en räckvidd på upp till 21 meter.

Teamet kommer att presentera sitt arbete på ISSCC 2020-konferensen 16 till 20 februari i San Francisco.

"Du kan ansluta din telefon, dina smarta enheter, även små kameror eller olika sensorer till detta chip, och den kan skicka data direkt från dessa enheter till en Wi-Fi-åtkomstpunkt nära dig. Du behöver inte köpa något annat. Och det kan hålla i flera år på ett enda knappcellsbatteri, sa Dinesh Bharadia, en professor i el- och datorteknik vid UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Kommersiella Wi-Fi-radioapparater förbrukar vanligtvis hundratals milliwatt för att ansluta IoT-enheter med Wi-Fi-sändtagare. Som ett resultat, Wi-Fi-kompatibla enheter behöver antingen stora batterier, frekvent laddning eller andra externa strömkällor att köra.

"Denna Wi-Fi-radio har tillräckligt låg effekt för att vi nu kan börja tänka på nya applikationsutrymmen där du inte längre behöver koppla in IoT-enheter i väggen. Detta kan släppa lös mindre, helt trådlösa IoT-inställningar, " sa UC San Diego, professor i el- och datateknik Patrick Mercier, som ledde arbetet med Bharadia.

Tänk på en bärbar Google Home-enhet som du kan ta med dig runt i huset och som kan hålla i flera år istället för bara timmar när den är urkopplad.

"Det kan också tillåta dig att ansluta enheter som för närvarande inte är anslutna - saker som inte kan möta strömkraven för nuvarande Wi-Fi-radio, som en brandvarnare – och inte ha en stor börda för batteribyte, sa Mercier.

Wi-Fi-radion går på extremt låg effekt genom att överföra data via en teknik som kallas backscattering. Den tar emot inkommande Wi-Fi-signaler från en närliggande enhet (som en smartphone) eller Wi-Fi-åtkomstpunkt, modifierar signalerna och kodar in sin egen data på dem, och reflekterar sedan de nya signalerna till en annan Wi-Fi-kanal till en annan enhet eller åtkomstpunkt.

Detta arbete bygger på lågeffekts Wi-Fi-radioteknik som Bharadia hjälpte till att utveckla som doktorand. student vid Stanford. I detta projekt, han slog sig ihop med Mercier för att utveckla en Wi-Fi-radio med ännu lägre effekt. De åstadkom detta genom att bygga in en komponent som kallas en väckningsmottagare. Detta "väcker" Wi-Fi-radion endast när den behöver kommunicera med Wi-Fi-signaler, så att den kan stanna i lågströmsläge resten av tiden, under vilken den bara förbrukar 3 mikrowatt ström.

UC San Diego-teamets förbättringar av tekniken har också en anpassad integrerad krets för backscattering av data, vilket gör hela systemet mindre och mer effektivt, och därmed gör det möjligt för deras Wi-Fi-radio att fungera över längre kommunikationsräckvidd (21 meter). Detta är ett praktiskt avstånd för att arbeta i en smart hemmiljö, sa forskarna.

"Här, vi visar den första pragmatiska chipdesignen som faktiskt kan användas i en liten, enhet med låg effekt, sa Mercier.

Tidningen har titeln "En 28µW IoT-tagg som kan kommunicera med Commodity WiFi-sändare via en enkelsidigt QPSK Backscatter Communication Technique."