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(Noticias de Nanowerk) Un equipo de investigación dirigido por el profesor Song Min Kim de la Escuela de Ingeniería Eléctrica KAIST ha desarrollado un sistema que puede admitir la comunicación simultánea de decenas de millones de dispositivos de Internet de las cosas (IoT) mediante el uso de ondas milimétricas (mmWave) dispersadas hacia atrás.
Usando su método de retrodispersión mmWave, el equipo de investigación construyó un diseño que permite la demodulación simultánea de señales en un entorno de comunicación complejo donde decenas de miles de dispositivos IoT se colocan en interiores. El amplio rango de frecuencia de mmWave supera los 10 GHz, lo que proporciona una excelente escalabilidad. Además, la retrodispersión refleja las señales radiadas en lugar de generarlas de forma inalámbrica, lo que permite un funcionamiento con un consumo de energía ultrabajo. Por lo tanto, el sistema de retrodispersión mmWave proporciona a los dispositivos IoT conectividad a Internet a escala con bajos costos de instalación.
Esta investigación de Kangmin Bae et al. fue presentado en el ACM MobiSys 2022. En esta conferencia de renombre mundial para sistemas móviles, la investigación ganó el premio al mejor artículo con el título «OmniScatter: Sensitivity mmWave Backscattering Using Commodity FMCW Radar». Es significativo que los miembros de la Escuela de Ingeniería Eléctrica KAIST hayan ganado el Premio al Mejor Artículo en ACM MobiSys dos años seguidos, ya que el premio se entregó a un instituto de Asia por primera vez el año pasado.
El IoT como componente central de la red 5G/6G muestra un crecimiento exponencial y se espera que sea parte de un billón de dispositivos para 2035. Para admitir la conexión de dispositivos IoT a gran escala, 5G y 6G se esfuerzan cada uno por admitir diez 100 veces la densidad de red de 4G. Como resultado, ha aumentado la importancia de los sistemas prácticos para la comunicación a gran escala.
El mmWave es una tecnología de comunicación de próxima generación que se puede integrar en los estándares 5G/6G ya que utiliza ondas portadoras con frecuencias entre 30 y 300 GHz. Sin embargo, debido a la reducción de la señal a altas frecuencias y la pérdida de reflexión, el actual sistema de retrodispersión mmWave permite la comunicación en entornos limitados. En otras palabras, no puede funcionar en entornos complejos donde hay varios obstáculos y reflectores. Esto lo limita a la conectividad a gran escala de dispositivos IoT que requieren un diseño relativamente libre.
El equipo de investigación encontró la solución en la alta ganancia de codificación de un radar FMCW. El equipo desarrolló una técnica de procesamiento de señales que puede separar fundamentalmente las señales de retrodispersión del ruido ambiental al tiempo que conserva la ganancia de codificación del radar. Lograron una sensibilidad del receptor más de 100 000 veces mayor que la de los radares FMCW informados anteriormente, lo que puede ayudar en las comunicaciones en entornos prácticos. Dada la propiedad del radar de que la frecuencia de la señal demodulada cambia según la posición física de la etiqueta, el equipo también diseñó un sistema que les asigna canales de forma pasiva. Esto permite que el sistema de comunicación de retrodispersión de potencia ultrabaja aproveche al máximo el rango de frecuencia a 10 GHz o más.
El sistema desarrollado puede utilizar el radar de productos comerciales existentes como puerta de enlace y es fácilmente compatible con él. Además, dado que el sistema de retrodispersión funciona a niveles de potencia ultrabajos de 10 uW o menos, puede funcionar con una sola pila de botón durante más de 40 años, lo que reduce drásticamente los costes de instalación y mantenimiento.
El equipo de investigación confirmó que los dispositivos de retrodispersión mmWave colocados al azar en una oficina con varios obstáculos y reflectores pueden comunicarse de manera efectiva. Luego, el equipo fue un paso más allá y realizó una evaluación exitosa basada en rastreo, recibiendo información de 1100 dispositivos simultáneamente.
Su investigación muestra que la conectividad supera con creces la densidad de red requerida para las comunicaciones de próxima generación, como 5G y 6G. Se espera que el sistema se convierta en un trampolín para el futuro hiperconectado por venir.
El profesor Kim dijo: “mmWave Backscatter es la tecnología con la que soñamos. La escalabilidad masiva y el consumo de energía ultra bajo que pueden alimentar los dispositivos IoT no tienen comparación con ninguna tecnología existente». permiten la próxima generación hiperconectada».
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