Spark Microsystems Memperkenalkan Transceiver UWB untuk IoT Ultra-Rendah Daya dan Latensi Rendah
Meskipun ultra-wide band (UWB) secara tradisional dipasarkan untuk pengukuran jarak yang presisi, Spark Microsystems yang bermarkas di Montreal telah mengimbau ulang teknologi ini untuk mendukung sensor IoT tanpa baterai dengan latensi ultra-rendah dan konsumsi daya.
Perusahaan mengumumkan seri SR1000, sepasang transceiver UWB hemat daya yang dapat mengirimkan 1 kB data hanya dalam 50 µs—lebih dari sepuluh kali lebih cepat dari Bluetooth Low Energy (BLE) dan dengan biaya daya 40 × lebih rendah saat beroperasi pada 1 Mbps. Dengan throughput puncak 10 Mbps, SR1000 sangat cocok untuk aplikasi yang menghabiskan bandwidth seperti streaming video dan audio fidelitas tinggi.
Chip-chip ini membuka pintu untuk solusi nirkabel yang saat ini akan memerlukan kabel untuk memenuhi anggaran latensi dan daya yang ketat. Periferal gaming, headset AR/VR, hub smart home, dan sensor tanpa baterai akan mendapatkan manfaat dari kombinasi daya rendah, jeda pendek, dan tingkat data tinggi.
Tidak seperti protokol lain yang menempati band lisensi 2,4 GHz atau 5 GHz, SR1000 beroperasi di seluruh spektrum tidak lisensi 3,1 GHz–10,6 GHz. Dengan menyebarkan energi di atas band yang luas pada densitas rendah (–41,3 dBm/MHz), pendekatan UWB meminimalkan gangguan dan meningkatkan coexistensi dengan perangkat Wi-Fi, Bluetooth, dan Zigbee.
Transmisi Pendek Pulsa, Bukan Gelombang Pembawa
Co-founder dan CTO Frederic Nabki menjelaskan bahwa radio konvensional bergantung pada frekuensi pembawa yang dimodulasi yang memerlukan rangkaian startup kompleks dan mengonsumsi daya yang signifikan. Desain Spark menggantikan pembawa dengan pulsa 2-nanosekon—sehingga transmiter dan penerima dapat dinyalakan dan dimatikan dalam mikrodetik, menghilangkan waktu pemanasan panjang dan mengurangi latensi.
Pulsa pendek membutuhkan bandwidth yang sangat lebar, tetapi juga memungkinkan sistem untuk beroperasi pada kristal quartz 32 kHz yang hemat daya, mirip dengan yang ada dalam jam tangan. Pilihan ini mengurangi konsumsi daya baik pada transceiver maupun tingkat sistem.
Nabki mencatat bahwa tantangan sebenarnya adalah menyinkronkan transmiter dan penerima dalam siklus 50-µs. Dengan memanfaatkan kristal hemat daya dan logika timing kustom, Spark mencapai sinkronisasi yang presisi tanpa ketergantungan besar pada stabilisasi pembawa.
Coexistence adalah keuntungan kunci lainnya. Emisi SR1000 sekitar 1.000 × lebih rendah dari Wi-Fi dan 100 × lebih rendah dari Bluetooth, sehingga radio lain melihatnya sebagai kebisingan latar belakang daripada gangguan. Spark juga telah membangun teknik penolakan miliknya untuk melindungi dari gangguan narrow-band dari sinyal Wi-Fi 6 dan seluler.
Saat ini, seri SR1000 terdiri dari dua varian yang identik pin: SR1010 untuk band 3,1 GHz–6 GHz dan SR1020 untuk 6 GHz–9,5 GHz. Keduanya mendukung ranging, positioning, dan link data rendah latensi. Papan evaluasi dan desain referensi tersedia untuk mempercepat prototyping.
Di Luar Ranging: Transfer Data Ultra-Rendah Daya
Nabki menyoroti bahwa meskipun UWB sering dikaitkan dengan positioning, janji sebenarnya ada pada komunikasi data. SR1000 dapat mentransmisikan beberapa mikrowatt daya sambil menyampaikan 10 Mbps, menjadikannya ideal untuk sensing berkelanjutan tanpa baterai.
CEO Fares Mubarak menekankan peningkatan daya dan latensi: “Kami 40 × lebih rendah daya dari BLE, 20 × lebih rendah dari Bluetooth 5.2, dan 60 × lebih rendah latensi. Waktu udara 50 µs kami untuk 1 kB lebih unggul dari standar yang ada.” Ia juga mencatat bahwa akurasi time-of-flight UWB dapat mencapai 30 cm pada daya sangat rendah, dengan chip generasi kedua diperkirakan mendorongnya ke 10 cm.
Aplikasi potensi mencakup gaming, di mana latensi sub-milisdetik meningkatkan responsivitas; audio, di mana latensi sub-5 ms memberikan suara tidak terkompresi; smart home, di mana sensor gerakan dan pintu tanpa baterai mengurangi pemeliharaan; dan otomotif, di mana sistem tekanan ban dan kunci jarak jauh umur panjang dapat direalisasikan.
Seiring pertumbuhan adopsi UWB—didorong oleh Decawave, NXP, dan chip U1 milik Apple—pendekatan Spark menawarkan alternatif yang jauh lebih hemat daya dan bandwidth lebih tinggi yang dapat menetapkan standar baru untuk jaringan personal-area dan body-area.
