Engenheiros Alcançam Rádio Wi-Fi de 28 Microwatts, Permitindo Dispositivos Inteligentes Sem Bateria

O novo rádio Wi-Fi de ultra-baixo consumo consome apenas 28 microwatts para transmitir dados a 2 megabits por segundo em um alcance de 21 metros. Poderia permitir dispositivos inteligentes sem bateria e configurações domésticas completamente sem fio.

O Problema do Consumo de Energia em IoT

Apesar da popularidade continuamente crescente de dispositivos Internet das Coisas (IoT), sua utilidade tem sido limitada pela vida útil da bateria. Uma fração significativa do consumo de energia nestes dispositivos vem do rádio Wi-Fi, especialmente ao transmitir dados em altas taxas de pico.

Rádios Wi-Fi existentes geralmente consomem centenas de miliwatts de potência para conectar dispositivos IoT com transceptores Wi-Fi. É por isso que dispositivos com Wi-Fi embutido requerem recarga frequente, fontes de energia externas ou baterias grandes para funcionar.

Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram um minúsculo dispositivo que usa cerca de 5.000 vezes menos energia que rádios Wi-Fi existentes para conectar dispositivos IoT com redes Wi-Fi padrão.

O dispositivo consome apenas 28 microwatts (µW) para transmitir dados a 2 megabits por segundo em um alcance de 21 metros. Pode ser integrado com smartphones, pequenas câmeras e sensores. Clientes não precisam comprar equipamento adicional, pois pode permitir comunicação direta entre dispositivos IoT e um ponto de acesso Wi-Fi próximo.

Como Funciona?

Para operar com potência significativamente baixa, o rádio Wi-Fi transmite dados utilizando um método chamado backscattering (retroespalhamento). Em física, retroespalhamento refere-se à reflexão de ondas ou sinais de volta à direção de onde vieram. É usado principalmente em fotografia, astronomia e ultrassonografia.

Referência: UC San Diego

Este chip recém-desenvolvido captura ondas de rádio de entrada (sinais Wi-Fi) de um ponto de acesso Wi-Fi próximo ou dispositivo (como um laptop). Ele então altera os sinais, codificando seus próprios dados neles. Finalmente, os sinais codificados são refletidos para um canal Wi-Fi separado para outro ponto de acesso ou dispositivo.

Rádios Wi-Fi de potência extremamente baixa integrados em chips minúsculos. Cada chip mede 1,5 mm² de área. | Crédito: David Baillot | UC San Diego

Para construir tal tecnologia de rádio Wi-Fi de baixa potência, a equipe de pesquisa desenvolveu um componente chamado receptor de wake-up. Ele é responsável por "acordar" o rádio Wi-Fi apenas quando dispositivos IoT precisam transferir/receber dados. O resto do tempo, permanece em modo de baixa potência, consumindo apenas 3 µW de potência.

A equipe de pesquisa também apresentou uma versão aprimorada de sua tecnologia, que apresenta um circuito integrado personalizado para retroespalhamento de dados. Isso torna todo o sistema compacto e mais eficiente, permitindo que o dispositivo opere em distâncias maiores (até 21 metros).

Em suma, este é o primeiro chip pragmático que pode ser implantado em dispositivos compactos de baixa potência. Segundo os pesquisadores, pode acelerar o desenvolvimento de wearables de menor potência, dispositivos inteligentes sem bateria e configurações domésticas mais portáteis e completamente sem fio.