Neste generasjons mobilkommunikasjon skal hente energi fra omgivelsene. Ill.foto: Jack Sloop, Unsplash

Annonse


Slutt på lading: Fremtidens 6G-enheter henter strøm fra omgivelsene

Ericsson designer IoT-enheter for 6G – neste generasjons mobilkommunikasjon – som skal hente energi fra omgivelsene og lanserer et nytt begrep innenfor mobile radioenheter og nettverk: Zero Energy Devices.

Forestill deg en fremtid hvor batterier aldri skal lades eller byttes

Ericsson og Massachusetts Institute of Technology (MIT) er gått sammen om å utvikle nullenergienheter, det vil si teknologi som absorberer energi fra miljøet. 

Ericsson nevner eksempler på bruk: Pakker på et lager kan spores ved hjelp av energinøytrale anordninger som kan være trykt direkte på kassene selv om kassen ligger bak andre kasser, og man kan unngå optiske strekkoder. Enheten kan også informere om for eksempel luftfuktigheten i kassen, hvilket ikke er mulig med en passiv strekkode. Overvåkning av miljøet er et annet scenario hvor miniatyriserte, billige og energinøytrale enheter kan spille en rolle. I butikken kan eksakt varebeholdning til enhver tid oppdateres, varer som er havnet i feil hylle kan selv gi beskjed, kunden kan selv finne hvor produktet han søker er plassert. Andre eksempler er overvåkning av forurensning, værforhold, sykdomsforekomster etc. 

Lave hastigheter

NarrowBand Internet of Things (NB-IoT) og LTE for Machines (LTE-M) er to nært beslektede teknologier designet for datahastigheter på bare noen hundre kilobit pr. sekund innen kommersielle 4G- og 5G-nettverk. Stort sett håndterer disse applikasjoner som for eksempel fjernavlesning av målere. Selv om batterilevetiden for NB-IoT/LTE-M-enheter i noen tilfeller kan være opptil ti år, begrenser utskiftning eller oppladning av batteriene anvendeligheten for slike enheter, især på områder som inkluderer massive installasjoner av titusenvis av enheter. Dessuten avhenger batterilevetiden av transmisjons- og mottakssyklussen. Den reduseres betydelig hvis en NB-IoT/LTE-M-enhet sender eller mottar data med korte mellomrom.

Annonse




Energi fra vibrasjoner, lys, temperaturendringer etc.

Ericsson beskriver hvilke utfordringer nullenergienheter som skal klare seg uten batteri, står overfor. De henter den energien de har bruk for fra omgivelsene – fra vibrasjoner, lys, temperaturendringer eller høyfrekvente bølger fra for eksempel tv-sendere og basestasjoner for mobiltelefoner.

Tidligere metoder for å høste energi fra omgivelsene har kun vært i stand til å trekke noen få mikrowatt fra miljøet, noe som ligger langt under kravene selv til dagens mest sparsomme apparater. Selv de mest økonomiske radiosendere/-mottakere krever energi i milliwatt-området.

Nye spesifikasjoner

Det lave energinivået gir en øvre grense for mengden data som kan overføres. Det avhenger av radiobetingelsene og forholdene, og det er vanligvis bare snakk om noen få byte. Et triks for å klare seg med den begrensede energiforsyningen er å sende sjeldnere. Men fordi energitilgjengeligheten og kvaliteten på overføringskanalene varierer i løpet av dagen og/eller året, er enhetene i prinsippet kun sporadisk tilgjengelig. Derfor er det nødvendig med helt nye spesifikasjoner for det fysiske transmisjonslaget.

Energieffektive sikkerhetsmekanismer

Andre store utfordringer er autentisering og kryptering. Ifølge Ericsson er energien som kreves for å kryptere enhetens identitet like stor i dagens NB-IoT-enheter som dagens energihøstingsteknikker samler inn i løpet av dager. Derfor forsker Ericsson og MIT på nye og mer energieffektive sikkerhetsmekanismer. Det kreves også nye kretser som kan klare seg med de lave energimengdene.

Annonse


Annonse


Annonse


Annonse