Устройство обратного рассеяния LoRa обеспечивает связь на большие расстояния с низким энергопотреблением
Исследователи из Вашингтонского университета разработали первую широкополосную систему связи обратного рассеяния, обратное рассеяние LoRa, которое не только маломощное и экономичное по цене 10 центов за единицу, но также обеспечивает связь на большие расстояния до 2, 8 км.
Команда нового устройства LoRa надеется увеличить вездесущность беспроводной связи между встроенными системами, особенно в приложениях IoT. Это заставило их сосредоточиться на разработке решения, которое было энергоэффективным, имело бы длинный коммуникационный диапазон, было экономичным для производства и было масштабируемо для использования во встроенных системах.
Устройство обратного рассеяния LoRa. Изображение предоставлено Университетом Вашингтона
Недостатки в современной технологии беспроводной связи
Современные технологии беспроводной связи, как правило, предлагают только один из двух вариантов: маломощный, дешевый, но короткий или мощный, дальний, но дорогостоящий. Было проведено сравнение с активными радиотехнологиями Wi-Fi, SigFox, Zigbee и LTE-M, которые оказались значительно более дорогими (от 4 до 6 долларов США за единицу), а также имели гораздо более высокие требования к мощности. Несмотря на то, что все вышеупомянутые имеют возможности связи на большие расстояния, их энергетические и экономические требования сделали их менее идеальными для широкомасштабного использования во встроенных системах.
Нагнетание использования обратного рассеяния
Технология окружающего обратного рассеяния использует радиочастоты, которые уже производятся другими устройствами для генерации собственного электричества и отражения сигнала на других устройствах. Этими радиосигналами могут быть сигналы Wi-Fi, радио, телевидение или мобильные устройства. Это имеет большое преимущество в том, что не требуется или зависит от встроенного или физически подключенного источника питания, а также является сверхнизким решением.
Однако окружающее обратное рассеяние также имеет некоторые недостатки: его диапазон весьма ограничен, он может быть ненадежным, а в медицинских приложениях ослабление радиочастотных сигналов организмом человека значительно снижает диапазон медицинских или носимых устройств.
Следовательно, добавление LoRa, спецификации Low-Power Wide-Area-Network (LPWAN), которая отправляет меньшие пакеты при меньшей мощности и имеет больший диапазон. Это добавляет требуемую чувствительность, чтобы технология обратного рассеяния работала на больших расстояниях с добавлением небольшого источника питания, обеспечивающего 9, 25 микро-ватт. Чувствительность была снижена до -149 дБм, скорость передачи данных составляла 18 бит-37, 5 кбит / с, и ее можно было использовать с помощью батарейки с кнопочной батареей, печатной батареи или небольшого солнечного элемента.
Изображение предоставлено Университетом Вашингтона
Инновационные функции и потенциальные приложения
Устройство LoRa Backscatter имеет несколько претензий к славе, которые делают его заметным. Во-первых, он использует первый дизайн обратного рассеяния с расширенным спектром чирпа в результате того, что внешнее устройство обратного рассеяния интегрировано со спецификацией LoRa, в которой используется CSS. Во-вторых, устройство отменяет гармоники боковой полосы и является первым механизмом отмены гармоники обратного рассеяния.
Устройство обладает многими потенциальными приложениями с его функциями большой дальности, малой мощности и относительно высокой скорости передачи данных, не говоря уже о том, что он может быть произведен на уровне 10 центов за единицу в масштабе. Исследователи, стоящие за устройством, протестировали его в домашнем и офисном сценарии и в сценарии точного сельского хозяйства и могут представить, что он также используется в умных городах, в медицинских устройствах или в личных носимых устройствах. Уменьшая требования к мощности, расширяя диапазон и снижая затраты на каждую единицу, команда надеется, что это позволит более широко распространять беспроводную связь между встроенными системными устройствами.
Рекомендуемое изображение предоставлено Университетом Вашингтона.