この小さな無線LANラジオは私たちを物事のインターネットに近づけることができました

今までは、インターネットを介してあらゆる種類のデバイスをワイヤレスで制御する方法はありませんでした。これは、双方向無線がスマートで、これを可能にするのに十分小さいからです。 HitchHikeと呼ばれる新しい技術がそれを変える可能性があります。

未来学者やテクノロジーの予言者は、いわゆるモノのインターネットについて星空のような予測をすることで知られています。 これは、埋め込み型バイオセンサーやウェアラブル デバイスからスマート カーやスマート ホーム センサーに至るまで、あらゆるものがワイヤレスで連携し、連携して世界をより良く、より相互接続された場所にする世界のビジョンです。

現在に至るまで、これはほとんど夢のままです。 モノのインターネットが実現するには、ネットワークとの間で無数のデバイスにコマンドを渡すために、新しいクラスの小型でエネルギー効率の高い WiFi 無線機が必要になります。

これが、電気工学およびコンピューターサイエンスの准教授であるサチン・カッティ氏と、カッティ氏の研究室のポスドク研究員である張鵬宇氏が率いるスタンフォード大学の研究チームが開発した小型の超低エネルギー無線ラジオ、ヒッチハイクの背後にあるアイデアだ。

研究者たちはヒッチハイクを説明し、実演しています。 16月XNUMX日に開催されたAssociation for Computing MachineryのSenSys Conferenceで発表された。


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微量のエネルギー

「ヒッチハイクは、わずかマイクロワット、つまりほぼゼロのエネルギーを使用してデータ送信を可能にする初の自給自足型 WiFi システムです」と Zhang 氏は言います。 「さらに良いことに、変更や追加の機器を必要とせずに、既存の WiFi をそのまま使用できます。 携帯電話と既製の WiFi ルーターで今すぐ使用できます。」

ヒッチハイクは非常に低電力なので、小さなバッテリーでXNUMX年以上駆動できると研究者らは言う。 既存の電波からエネルギーを収集し、周囲から取り出した電磁エネルギーを、おそらく無期限に電力を供給するために使用する可能性さえあります。

「ヒッチハイクは、モノのインターネットの広範な導入につながる可能性があります」とカティ氏は言います。 「センサーは、既存の WiFi を備えたコイン電池を設置できる場所ならどこにでも導入できます。 この技術は、バッテリーなしでも動作する可能性があります。 それはこの分野における大きな発展となるだろう。」

研究者らは、今後 XNUMX ~ XNUMX 年以内に HitchHike を無線デバイスに組み込むことができるようになる可能性があると述べています。

スタンプのサイズ

ヒッチハイクのプロトタイプは、プロセッサーと無線機が XNUMX つになったものです。 サイズは切手ほどですが、技術者らは、ワイヤレス心拍数センサーなどの埋め込み型バイオデバイスに使用するためには、おそらく米粒よりもさらに小さくできると信じています。

最大 50 メートルの範囲で、過去の最速のダイヤルアップ モデムよりも数倍速い、最大 300 キロビット/秒で送信できるヒッチハイク システムは、から入ってくる電波をヒッチハイクするその賢い設計にちなんでヒッチハイクと名付けられました。スマートフォンまたはラップトップ。 これらの受信信号を独自のメッセージに変換し、独自のデータを別の WiFi チャネルで再送信します。

これまでのこの方向への取り組みの大きなアキレス腱は、エネルギーの使用でした。 ヒッチハイクの消費電流は WiFi ラジオの 10,000 分の XNUMX です。 シンプルなコイン電池で何年も動作できるが、研究者らは、将来のバージョンでは小型のソーラーパネルを使用したり、受信するWiFi電波のエネルギーを収集したりする可能性があると述べている。

ヒッチハイクは、工学界で後方散乱無線として知られているもののバリエーションです。 実際にはラジオというより反射板です。 ヒッチハイクは、WiFi 信号を単に大気中に反射するだけです。この信号は後方散乱として知られています。

「暗号語翻訳」

しかし、真のラジオとして機能するには、ヒッチハイクはまず、単に既存のメッセージを反映することから、実際に独自の意味のあるメッセージを生成するという極めて重要な飛躍を遂げなければなりません。 そのために、HitchHike のデザイナーは「コードワード翻訳」と呼ばれるものを開発しました。

プロセッサの面では、HitchHike は単純な翻訳デバイスです。 バイナリ デジタルの世界では、WiFi 信号は 1 と 0 の無限のストリームにすぎず、標準の WiFi は事前定義されたコード ワードのセットを通じて送信されます。 HitchHike は、受信したコードワードを独自のデータに巧みに変換します。 たとえば、受信したコードワードがゼロを示しており、HitchHike がそれをゼロのままにしたい場合、そのコードワードを変更せずに渡します。 ただし、HitchHike がその XNUMX を XNUMX に、またはその逆に変更したい場合は、それを代替コード ワードに変換します。

パズルの次のピースは、元の信号と HitchHike からの新しいデータ ストリームの間の無線干渉を回避する必要があります。変更されていない場合、両方の信号は同時に同じチャネルで送信されます。 代わりに、HitchHike は新しい信号を別の WiFi チャネルにシフトします。 そして、それはほとんど電力を使わずにすべてを実行します。

「HitchHike は、広く利用可能な WiFi インフラストラクチャを使用した低電力 WiFi 通信の広範な導入への扉を開き、初めてモノのインターネットを真に強化します」と Zhang 氏は言います。

情報源: スタンフォード大学

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