E/R Bluetooth Low-Energy ultra basse consommation
Cette avancée technologique qui devrait accélérer l’adoption généralisée des applications de l’Internet des Objets (IoT) a été développé par un groupe de chercheurs dirigé par Kenichi Okada de l’Institut de Technologie de Tokyo, au Japon.
Lors de la transmission, l’émetteur-récepteur consomme 2,9 milliwatts (mW) et lors de la réception, il ne consomme que 2,3 mW. Étant donné que la consommation d’énergie minimale est fondamentale pour l’ère de l’IdO, ces chiffres sont remarquables, car ils représentent moins de la moitié de la consommation des émetteurs-récepteurs précédents (voir le tableau ci-dessous).
| Tokyo Tech ISSCC 2018 |
Renesas ISSCC 2015 |
Dialog ISSCC 2015 |
Texas Instruments CC254 |
Nordic nRF51822 |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Transmitter | 2.9 | 7.7 | 10.1 | 63 | 32 |
| Receiver | 2.3 | 6.3 | 11.2 | 58 | 39 |
Tableau: Une comparaison des performances des émetteurs-récepteurs BLE. L’émetteur-récepteur BLE de Tokyo Tech permet une réduction spectaculaire de la consommation d’énergie – jusqu’à moins de la moitié de celle signalée précédemment. Tous les chiffres sont en milliwatts (mW).
L’émetteur-récepteur BLE a une excellente sensibilité de réception – dans leur étude les chercheurs ont réalisé un impressionnant -94 décibels par rapport à 1 milliwatt (dBm). Ce récepteur présente également une tolérance élevée aux interférences tout en réalisant la consommation d’énergie la plus faible.
L’émetteur utilise une boucle à verrouillage de phase entièrement numérique (ADPLL), un bloc de construction attrayant pour BLE, car il est moins sensible au bruit comparé à son homologue analogique. L’émetteur-récepteur a été conçu avec un processus CMOS de 65 nanomètres.
Dans une autre étude portant sur l’ADPLL, les chercheurs ont obtenu une valeur de mérit4 (FoM) de -246 dB, l’une des meilleures obtenues jusqu’à présent. Le FoM est une mesure importante pour évaluer le compromis entre la performance et la consommation d’énergie. Le FoM évalue le compromis entre la gigue (liée au bruit dans la communication sans fil) et la consommation d’énergie. Réduire la gigue est souhaitable pour améliorer la qualité de la communication, mais cela nécessite plus d’énergie, il y a donc un compromis entre la performance et la consommation d’énergie. En général, plus le FoM est bas, mieux c’est.
Les résultats ci-dessus proviennent d’un projet soutenu par l’Organisation de développement des nouvelles technologies énergétiques et industrielles du Japon (NEDO).
Déjà intégré dans des millions d’appareils Apple et Android, BLE est la technologie sans fil à courte portée la plus utilisée pour une connectivité à faible consommation et à faible coût.
Les solutions basse consommation sont demandées non seulement pour les smartphones et les montres, mais aussi pour les applications émergentes dans les domaines médicaux et de la santé, les usines et les infrastructures publiques telles que les routes, les ponts et les tunnels. Cependant, pour que l’IoT fonctionne pratiquement une consommation réduite est essentielle.
« Notre recherche est née de ce besoin de connectivité », explique Okada. « Dans le monde IdO, des milliards d’appareils seront utilisés. Pour prolonger la durée de vie de la batterie et viser des opérations sans maintenance, il est vital de réduire la consommation d’énergie. »
À l’avenir, M. Okada a déclaré: «La PLL pourrait fonctionner avec seulement 0,65 mW et des études sont en cours pour réduire encore davantage la consommation électrique de notre émetteur-récepteur.
L’équipe présentera ses recherches à la Conférence internationale des circuits à l’état solide de 2018 (ISSCC) avec deux articles.
www.ssc.pe.titech.ac.jp/english/index.html
www.titech.ac.jp/english/research/stories/faces8_okada.html
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