延長電池壽命新思路：物聯(lián)網(wǎng)傳感器搭載兩個無線電

為了延長電池壽命，發(fā)送數(shù)據(jù)的IoT無線電應(yīng)僅在有數(shù)據(jù)要發(fā)送時才通電，而第二個功率小的無線電應(yīng)僅監(jiān)聽主要無線電的喚醒信號。學(xué)者們說，他們正在取得進(jìn)展，讓這些都發(fā)揮作用。

為了使物聯(lián)網(wǎng)無處不在，許多人認(rèn)為必須消除傳感器和無線電的供電效率低下的問題。電池的化學(xué)性能還不夠好，而且更換電池的費(fèi)用高。在很多情況下，太陽能電池充電并不是解決方案，因為這種通常固定的技術(shù)并不特別適合移動網(wǎng)絡(luò)，或者臨時網(wǎng)絡(luò)。

因此，人們開始努力尋找更好的化學(xué)物質(zhì)來延長電池壽命，或者尋找更高效的芯片和電子器件。一種思路是，只有在網(wǎng)絡(luò)無線電需要傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)時才喚醒它們。

“現(xiàn)在的問題是，這些現(xiàn)有的設(shè)備并不確切知道何時與網(wǎng)絡(luò)同步，所以它們會周期性地醒來，甚至在沒有什么可通信的情況下也會這樣做，”加州大學(xué)圣地亞哥分校電氣和計算機(jī)工程教授帕特里克·梅西爾在媒體發(fā)布會上解釋道?！巴ㄟ^增加喚醒接收器，我們可以將小型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命從幾個月提高到幾年，”他說。

喚醒（Wake-up）

學(xué)校說，使喚醒接收器有用的關(guān)鍵是在非常高的頻率下實現(xiàn)它們。原因是：一切都變小了。該校解釋說：“它使研究人員能夠?qū)?a target="_blank">天線，變壓器和其他片外組件在內(nèi)的所有組件縮小為一個更小的封裝。” 學(xué)校的解決方案是X頻段的9 GHz。

該設(shè)備使用特定的無線電信號（稱為wake-up signature）來工作，該信號針對IoT傳感器的專用喚醒接收器芯片。該無線電可以比數(shù)據(jù)無線電芯片以更少的能量消耗工作，因為它的唯一目的是監(jiān)聽喚醒簽名。加州大學(xué)圣地亞哥分校的設(shè)備僅消耗22.3納瓦。學(xué)校聲稱，這大約是LED小夜燈使用的功率的一半。然后，另一個耗能更大的無線電，將由喚醒無線電根據(jù)需要打開，執(zhí)行更繁重的任務(wù)，比如實際發(fā)送數(shù)據(jù)。

斯坦福大學(xué)也一直在研究物聯(lián)網(wǎng)喚醒解決方案。它的納米級超聲波設(shè)備類似狗叫聲的頻率。這所學(xué)校也在研究這樣一個前提：使用更高頻率意味著人們可以設(shè)計更小的電子封裝。該大學(xué)隨后在其網(wǎng)站上宣稱，該公司的芯片耗電量“相當(dāng)于點(diǎn)亮一個老式圣誕燈泡所需電量的十億分之一” 。

重要的是，這兩所大學(xué)的解決方案都允許真正耗費(fèi)電力的數(shù)據(jù)廣播在不使用時關(guān)閉，而不是像現(xiàn)在普遍的那樣只是處于休眠或睡眠狀態(tài)。

高靈敏度

加州大學(xué)圣地亞哥分校認(rèn)為，它的X Band設(shè)備有兩大優(yōu)勢。它解釋說，它的設(shè)計在不同的環(huán)境溫度下表現(xiàn)良好：它聲稱可用性從14華氏度到104華氏度。這一溫度范圍意味著喚醒可以用于室外，例如在海上垂直環(huán)境中。

該大學(xué)還說，它的靈敏度是有史以來在-69.5 dBm的研究中發(fā)表的最好的。不過，延遲是一種折衷，因為有540ms的延遲。但對于很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說，這可能不是問題，比如短突發(fā)、周期性數(shù)據(jù)發(fā)送，例如用于環(huán)境感知。

這些數(shù)字在無線通信領(lǐng)域令人印象深刻。 在一個小型，高度靈敏的系統(tǒng)中，功耗如此之低，同時仍保持了溫度穩(wěn)定性，” Mercier說。 “這將啟用各種新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用?！?/p>