Un système pour une communication simultanée stable entre des milliers d’appareils IoT

Un système pour une communication simultanée stable entre des milliers d'appareils IoT

Pour démontrer la connectivité massive du système, une évaluation basée sur la trace de 1100 transmissions d’étiquettes simultanées est effectuée. La figure montre le résultat de la démodulation de chaque balise sous forme de triangles rouges, où elles communiquent avec succès sans collision. Crédit: KAIST SMILE Lab

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Song Min Kim de la KAIST School of Electrical Engineering a développé un système capable de prendre en charge des communications simultanées pour des dizaines de millions d’appareils IoT en utilisant des ondes millimétriques de rétrodiffusion (mmWave).

Avec leur méthode de rétrodiffusion mmWave, l’équipe de recherche a construit une conception permettant la démodulation simultanée du signal dans un environnement complexe pour la communication où des dizaines de milliers d’appareils IoT sont disposés à l’intérieur. La large gamme de fréquences de mmWave dépasse 10 GHz, ce qui offre une grande évolutivité. De plus, la rétrodiffusion reflète les signaux rayonnés au lieu de créer les siens sans fil, ce qui permet un fonctionnement à très faible puissance. Par conséquent, le système de rétrodiffusion mmWave offre une connectivité Internet à grande échelle aux appareils IoT à un faible coût d’installation.

Cette recherche de Kangmin Bae et al. a été présenté à l’ACM MobiSys 2022. Lors de cette conférence de renommée mondiale sur les systèmes mobiles, la recherche a remporté le prix du meilleur article sous le titre “OmniScatter : Sensitivity mmWave Backscattering Using Commodity FMCW Radar”. Il est significatif que les membres de la KAIST School of Electrical Engineering aient remporté le prix du meilleur article à ACM MobiSys pendant deux années consécutives, car l’année dernière, c’était la première fois que le prix était décerné à un institut asiatique.

L’IoT, en tant que composant central du réseau 5G/6G, connaît une croissance exponentielle et devrait faire partie d’un billion d’appareils d’ici 2035. Pour prendre en charge la connexion d’appareils IoT à grande échelle, la 5G et la 6G visent chacune à prendre en charge dix fois et 100 fois la densité du réseau de la 4G, respectivement. En conséquence, l’importance des systèmes pratiques pour la communication à grande échelle a été soulevée.

Le mmWave est une technologie de communication de nouvelle génération qui peut être intégrée aux normes 5G/6G, car elle utilise des ondes porteuses à des fréquences comprises entre 30 et 300 GHz. Cependant, en raison de la réduction du signal aux hautes fréquences et de la perte de réflexion, le système de rétrodiffusion mmWave actuel permet la communication dans des environnements limités. En d’autres termes, il ne peut pas fonctionner dans des environnements complexes où divers obstacles et réflecteurs sont présents. En conséquence, il est limité à la connexion à grande échelle d’appareils IoT qui nécessitent un agencement relativement libre.

L’équipe de recherche a trouvé la solution dans le gain de codage élevé d’un radar FMCW. L’équipe a développé une méthode de traitement du signal qui peut séparer fondamentalement les signaux de rétrodiffusion du bruit ambiant tout en maintenant le gain de codage du radar. Ils ont atteint une sensibilité de récepteur de plus de 100 000 fois celle des radars FMCW signalés précédemment, ce qui peut prendre en charge la communication dans des environnements pratiques. De plus, étant donné la propriété du radar où la fréquence du signal démodulé change en fonction de l’emplacement physique de la balise, l’équipe a conçu un système qui leur attribue passivement des canaux. Cela permet au système de communication à rétrodiffusion ultrabasse consommation de tirer pleinement parti de la gamme de fréquences à 10 GHz ou plus.

Le système développé peut utiliser le radar des produits commerciaux existants comme passerelle, ce qui le rend facilement compatible. De plus, comme le système de rétrodiffusion fonctionne à des niveaux de puissance ultra-faibles de 10 uW ou moins, il peut fonctionner pendant plus de 40 ans avec une seule pile bouton et réduire considérablement les coûts d’installation et de maintenance.

L’équipe de recherche a confirmé que les dispositifs de rétrodiffusion mmWave disposés de manière aléatoire dans un bureau avec divers obstacles et réflecteurs pouvaient communiquer efficacement. L’équipe est ensuite allée plus loin et a mené une évaluation réussie basée sur la trace où elle a reçu simultanément des informations envoyées par 1 100 appareils.

Leurs recherches présentent une connectivité qui dépasse largement la densité de réseau requise par la communication de nouvelle génération comme la 5G et la 6G. Le système devrait devenir un tremplin pour l’avenir hyper-connecté à venir.

Le professeur Kim déclare que “la rétrodiffusion mmWave est la technologie dont nous rêvons. L’évolutivité de masse et la puissance ultra-faible auxquelles elle peut faire fonctionner les appareils IoT sont inégalées par aucune technologie existante”.

Il a ajouté qu’ils attendaient “avec impatience que ce système soit activement utilisé pour permettre la large disponibilité de l’IoT dans la génération hyper-connectée à venir”.

La recherche a été publiée dans Actes de la 20e Conférence internationale annuelle sur les systèmes, applications et services mobiles.


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Plus d’information:
Kang Min Bae et al, OmniScatter, Actes de la 20e Conférence internationale annuelle sur les systèmes, applications et services mobiles (2022). DOI : 10.1145/3498361.3538924

Fourni par le Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Citation: Un système pour une communication simultanée stable entre des milliers d’appareils IoT (2022, 28 juillet) récupéré le 28 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-stable-simultaneous-thousands-iot-devices.html

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