jeudi 18 octobre 2018

Des ingénieurs veulent connecter le monde avec des radios de la taille de fourmi


Cela ne coute que quelques centimes à faire, et ces très petites radios-sur-une-puce sont conçues pour servir de contrôleurs ou de capteurs pour l’Internet des objets.

Une équipe d’ingénieurs de Stanford a fabriqué une radio de la taille d’une fourmi, un dispositif qui est si efficace en énergie qu’il dispose de toute la puissance dont il a besoin à partir des mêmes ondes électromagnétiques qui transportent les signaux vers son antenne de réception – pas besoin de piles.



Conçu pour calculer, exécuter et relayer des commandes, cette minuscule puce sans fil coûte quelques centimes à fabriquer – la rendant suffisamment économique pour devenir le chaînon manquant entre l’Internet tel que nous le connaissons et les gadgets intelligents prévus dans l’Internet des objets.

« La prochaine croissance exponentielle en termes de connectivité sera de relier les objets entre eux et nous donner un contrôle à distance via le Web», a déclaré Amin Arbabian, professeur adjoint en génie électrique qui a récemment démontré cette puce radio à la taille d’une fourmi au Symposium VLSI Technology and Circuits à Hawaï .

Une grande partie de l’infrastructure nécessaire pour nous permettre de contrôler les capteurs et les appareils à distance existe déjà: Nous avons Internet pour effectuer des commandes dans le monde entier, et les ordinateurs ainsi que les smartphones pour émettre les commandes. Ce qui manque est un contrôleur sans fil pas cher qui puisse être installé sur n’importe quel gadget partout.

« Comment pouvez-vous placer un système de commande sans fil bidirectionnel sur chaque ampoule ? »  demande Amin Arbabian. «En mettant tous les éléments essentiels d’une radio sur une seule puce qui coûte quelques centimes à fabriquer »

Le coût est critique parce que, comme Amin Arbabian l’a observé: «Nous parlons finalement de la connexion de milliards d’appareils. »

Un effort de trois ans

Amin Arbabian a débuté son projet en 2011, alors qu’il achevait un programme de doctorat et qu’il travaillait avec le professeur Ali Niknejad, directeur du Centre de recherche sans fil de l’Université de Californie, Berkeley. La principale collaboratrice d’Amin Arbabian était sa femme, Maryam Tabesh, puis aussi un étudiant dans le laboratoire de Ali Niknejad et qui est maintenant ingénieur chez Google.

La petite radio sur-une-puce rassemble toute la puissance dont elle a besoin à partir des mêmes ondes électromagnétiques qui transportent les signaux vers l’antenne de réception.

Amin Arbabian a rejoint la faculté de Stanford en 2012 et a apporté une quatrième personne dans l’équipe, Mustafa Rangwala, qui était alors un étudiant de troisième cycle, mais qui est maintenant dans une start-up.

Le travail a pris du temps parce Amin Arbabian voulait repenser la technologie radio à partir de zéro.

« Dans le passé, quand les gens pensaient de la miniaturisation des radios, ils pensaient en termes de diminution de la taille des composants, » dit-il. Mais l’approche d’Amin Arbabian pour réduire considérablement la taille et le coût était différente. Tout dépendait sur le fait de réunir tous les appareils électroniques trouvés dans, par exemple, un appareil Bluetooth classique, dans une seule puce de silicium de la taille d’une fourmi.

Cette approche en termes de miniaturisation aurait eu un autre avantage –réduire considérablement la consommation d’énergie, car une seule puce nécessaire beaucoup moins d’énergie que les radios traditionnelles. En fait, si la puce radio d’Amin Arbabian a besoin d’une batterie – ce qui n’est pas le cas- une seule AAA renferme assez de puissance pour la faire fonctionner pendant plus d’un siècle.

Mais pour construire ce petit appareil, toutes les fonctions de la radio ont dû être remaniées.

L’antenne

L’antenne devra être petite, un dixième de la taille d’une antenne Wi-Fi, et fonctionner à la vitesse incroyablement rapide de 24 milliard de cycles par seconde. Les transistors standards n’auront pas pu facilement traiter des signaux qui oscillent aussi rapidement. Alors son équipe a du améliorer le circuit de base et la conception électronique.

Beaucoup d’autres réglages ont été nécessaires, mais à la fin Amin Arbabian a réussi à mettre tous les éléments nécessaires sur une seule puce: une antenne de réception qui récupère aussi l’énergie des ondes électromagnétiques entrantes, une antenne d’émission qui diffuse les réponses et relaie les signaux sur de courtes distances, et un processeur central pour interpréter et exécuter des instructions. Aucun composant externe ou puissance sont nécessaires.

Sur la base de ses conceptions, le fabricant français de semi-conducteurs STMicroelectronics a fabriqué 100 de ces radios-sur-une-puce. Amin Arbabian a utilisé ces prototypes pour prouver que les appareils fonctionnaient, qu’ils pouvaient recevoir des signaux, récupérer de l’énergie à partir de signaux radio entrants et effectuer des commandes et relayer les instructions.

Maintenant, Amin Arbabian envisage des réseaux de ces puces radio déployés à chaque mètre ou dans toute une une maison (Elles devront cependant être placées près les unes des autres car les signaux haute fréquence ne voyagent pas loin).

Il pense que cette technologie peut fournir le réseau de contrôle et de connectivité entre un Internet mondial et des appareils ménagers intelligents. « Ces contrôleurs radios minuscules, autoalimentés et à bas prix sont une condition essentielle pour l’Internet des objets», a déclaré Arbabian, qui a créé une page Web pour partager quelques idées sur ce qu’il appelle les radios sans batterie.
http://news.stanford.edu/news/2014/september/ant-radio-arbabian-090914.html
http://web.stanford.edu/~arbabian/Home/IoT_Radio.html

Source : https://www.infohightech.com

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