¿Dispositivos de comunicación inalámbrica sin baterías? Investigación y sostenibilidad, unidas a través de la luz

Un equipo de investigación de IMDEA Networks Institute ha presentado un dispositivo del Internet de las Cosas (Internet of Things, IoT) que comunica sin necesidad de baterías, y captura energía y recibe datos a través de la luz visible

28 Octubre 2021

Un equipo de investigadores, dirigidos por Domenico Giustiniano, Research Associate Professor en IMDEA Networks Institute, Madrid, ha presentado importantes avances en la creación de sistemas de comunicación inalámbricos sostenibles. Esto representa un paso adelante para hacer realidad la fabricación de dispositivos de comunicación sin baterías, lo cual se ha conseguido a través de la convergencia de dos tecnologías emergentes: LiFi y retrodispersión por rafiofrecuencia (RF). Entre las posibles aplicaciones están los hogares, ciudades y agricultura inteligentes.

Se espera que más de 64 billones de dispositivos IoT se encuentren desplegados en 2025, y operarán con baterías. Los componentes químicos de estas baterías son una amenaza para la Tierra, con un gran impacto ambiental. Así pues, hay una necesidad urgente de encontrar una solución para eliminar las baterías sin afectar el rendimiento de comunicación y los servicios IoT.

Investigadores de IMDEA proponen que dispositivos IoT operen con la energía provista por diodos emisores de luz (Light Emitting Diodes, LEDs), y cualquier otra fuente de luz, y los datos se envíen modulando estos LEDs, un concepto llamado LiFi, y que los dispositivos IoT envíen de vuelta datos mediante la reflexión y modulación de señales RF presentes en el entorno, una técnica de transmisión de bajo consumo energético llamado retrodispersión por RF.

“Nuestro trabajo abre las puertas a aplicaciones del Internet de las Cosas de largo alcance y sin baterías, aprovechando la infraestructura de iluminación para la comunicación, algo que no era posible lograr antes. Es el resultado de tres años de investigación; cuando empezamos, LiFi y retrodispersión por RF se consideraban tecnologías independientes la una de la otra, y nosotros hemos demostrado que LiFi puede resolver las limitaciones que presenta la retrodispersión por RF, y que LiFi puede ser aplicado a un nuevo campo, la comunicación sin baterías”, señala Dr. Giustiniano. El equipo de IMDEA Networks (formado por Domenico Giustiniano, Borja Genovés Guzmán y Muhammad Sarmad Mir) ha contado con la colaboración del Dr. Ambuj Varshney (Uppsala University, y próximo Assistant Professor en la Universidad Nacional de Singapur).

«Las células solares se han utilizado ampliamente para captar energía. En este trabajo, damos un paso más y demostramos que pueden utilizarse de forma eficiente y simultánea como fuente de captación de energía y receptor de comunicaciones. Nuestra solución encuentra un equilibrio entre la energía captada requerida por el dispositivo IoT y la tasa de datos deseada, lo que permite que nuestro sistema opere sin baterías”, subraya Borja Genovés, Investigador postdoctoral en IMDEA Networks y uno de los coautores del artículo científico.

La investigación (PassiveLiFi: Rethinking LiFi for Low-Power and Long Range RF Backscatter), que ha demostrado que los dispositivos IoT limitados en energía pueden transmitir a una larga distancia sin aumentar su consumo energético, se presentará en la prestigiosa conferencia internacional ACM MobiCom 2021. Representando una transferencia de conocimiento tecnológico a la sociedad, con el apoyo de fondos de la Comunidad de Madrid, el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y la Unión Europea, esta investigación se ha presentado recientemente al público en encuentros como la Semana de la Ciencia y la Noche Europea de los Investigadores (organizadas en la Comunidad de Madrid por la Fundación para el Conocimiento madri+d).

Sobre Domenico Giustiniano

Profesor de investigación en IMDEA Networks, dirige el Pervasive Wireless System Group y participa en proyectos con financiación europea como ENLIGHT’EM, SOMIRO y LOCUS. Tiene un doctorado en Ingeniería de Telecomunicaciones por la Universidad Rome Tor Vergata (2008), y antes de unirse a IMDEA Networks, trabajó como investigador en laboratorios punteros como Telefónica Research, Disney Research y ETH Zurich.