Trådløse kommunikationsenheder uden batterier? Forskning og bæredygtighed, forenet gennem lys

Et team af forskere, ledet af Domenico Giustiniano, forskningslektor ved IMDEA Networks Institute, Madrid, har præsenteret vigtige fremskridt i skabelsen af ​​bæredygtige trådløse kommunikationssystemer. Dette repræsenterer et nyt skridt hen imod at gøre batterifrie enheder til en realitet gennem konvergensen af ​​to nye teknologier: LiFi og radiofrekvens (RF) backscatter. Potentielle applikationer omfatter smarte hjem, smarte byer og smart landbrug.

Det forventes, at mere end 64 milliarder IoT-enheder vil blive implementeret i 2025, og de vil arbejde med batterier. De kemiske komponenter i disse batterier truer med at have en enorm miljøpåvirkning på Jorden. Der er et presserende behov for at finde en løsning til at fjerne batterierne uden at påvirke kommunikationsydelsen og IoT-tjenester.

IMDEA-forskere foreslår, at IoT-enheder vil fungere med energien fra lysdioder (LED'er) og enhver anden lyskilde, og data leveret ved at modulere disse LED'er, et koncept kaldet LiFi, og at IoT-enheder sender data tilbage ved at reflektere og modulere de RF-signaler, der allerede er til stede i miljøet, en passiv og lavenergi-transmissionsteknik kaldet RF-backscatter.

"Vores arbejde åbner døren til lang rækkevidde, batterifri Internet of Things-applikationer, der eftermonterer belysningsinfrastruktur til kommunikation, noget som ikke tidligere var muligt at opnå. Det er resultatet af tre års forskning, da vi startede, LiFi-teknologi og RF backscattering blev betragtet som uafhængige teknologier, og vi har vist, at LiFi kan løse begrænsningerne ved RF backscatter, og at LiFi kan anvendes på et nyt felt, batterifri kommunikation", siger Dr. Giustiniano. IMDEA Networks-teamet (dannet af Domenico Giustiniano, Borja Genovés Guzmán og Muhammad Sarmad Mir) har nydt godt af samarbejdet med Dr. Ambuj Varshney (Uppsala University, og snart adjunkt ved National University of Singapore).

"Solceller er blevet brugt i vid udstrækning til at høste energi. I dette arbejde går vi et skridt videre og demonstrerer, at de kan bruges effektivt og samtidigt som både en kilde til strømindsamling og som en kommunikationsmodtager. Vores løsning løser afvejningen mellem den opfangede energi, der kræves af IoT-enheden, og den ønskede datahastighed, hvilket gør det muligt for vores system at fungere uden brug af batterier," siger Borja Genovés Guzmán, Post-Doc-forsker ved IMDEA Networks og en af ​​medforfatterne til den videnskabelige artikel.

Forskningen, som har vist, at strømbegrænsede IoT-enheder kan nå meget lang rækkevidde transmission uden at påvirke deres strømforbrug, vil blive præsenteret på konferencen ACM MobiCom 2021. Repræsenterer en overførsel af teknologisk viden til samfundet og støttet af fonde fra Fællesskabet af Madrid, det spanske ministerium for videnskab og innovation og EU, er forskningen for nylig blevet præsenteret for offentligheden ved begivenheder såsom Science and Innovation Week og European Researchers' Night (organiseret i Madrid-fællesskabet af madri+d Grundlaget for viden).