SPARK Microsystems : réinventer la transmission de données

L’internet des objets : un marché en explosion

Dans quelques années, on estime qu’il y aura plus d’un trillion d’objets connectés. Ces objets devront être alimentés par des piles qu’il faudra changer régulièrement, entraînant des coûts tant économiques qu’environnementaux. Comment réduire la quantité d’énergie requise pour transmettre un signal d’un émetteur à un récepteur?

C’est la question à laquelle deux professeurs en génie électrique de l’ÉTS se sont attaqués. SPARK Microsystems est née de l’association de Dominic Deslandes et de Frédéric Nabki, qui ont uni leurs compétences respectives en circuits radio-fréquences et en circuits intégrés pour révolutionner le monde de la transmission de signaux en proposant une toute nouvelle approche.

Une économie d’énergie spectaculaire

SPARK tient son nom de l’émetteur à étincelles, ancêtre de la radio moderne. Ce type de radio a été progressivement délaissé au profil d’une radio à porteuse, soit un signal sinusoïdal d’une fréquence donnée. En modifiant l’amplitude ou la fréquence de ce signal, ou encore les deux, on transmet de l’information à un récepteur : c’est la base de toutes les technologies sans fil que nous utilisons au quotidien comme le wifi, le Bluetooth, les ondes cellulaires… On peut toujours optimiser ces systèmes, mais les gains sont incrémentaux.

L’idée novatrice de SPARK, c’est d’arrêter de transmettre en continu. Plus besoin de générer une porteuse. Au moment d’envoyer un signal, l’émetteur s’allume rapidement et envoie une petite impulsion (l’étincelle) au récepteur, synchronisé à l’émetteur. Une fois l’impulsion transmise, l’émetteur et le récepteur s’éteignent immédiatement. Contrairement au wifi et aux autres technologies qui prennent beaucoup de temps au démarrage pour s’allumer et se stabiliser, le système de SPARK est conçu pour s’allumer et s’éteindre très rapidement, ce qui permet de le désactiver lorsque non utilisé, donc de réduire énormément l’énergie consommée. L’amélioration de la performance est considérable : un système 50 fois moins énergivore, dont la latence est diminuée de 60 fois et le taux de transmission de données, augmenté de 10 fois par rapport à Bluetooth Low Energy (BLE).

Optimisation des réseaux maillés et géolocalisation

Couplée à un capteur, la puce SPARK permet la mesure en temps réel dans plusieurs applications qui étaient jusqu’à présent limitées par la technologie. L’objectif de SPARK est de conserver la même batterie pour toute la durée de vie du capteur, voire de ne pas utiliser de batterie du tout. En effet, le peu d’énergie nécessaire à la transmission de données peut être comblé au moyen de l’éclairage artificiel ambiant, de la chaleur, des vibrations…

Aussi, la puce SPARK est bien mieux adaptée à une configuration de réseau maillé que les systèmes classiques. Comme les nœuds fonctionnent durant très peu de temps chacun, ils peuvent facilement relayer les signaux d’un nœud voisin. L’économie d’énergie en est décuplée puisque chaque fois qu’un signal est relayé, il l’est de façon beaucoup moins énergivore. De plus, en connaissant précisément la position d’un seul capteur dans un réseau maillé, on peut géolocaliser tous les autres. En effet, les signaux voyageant à la vitesse de la lumière, on peut déterminer précisément la position de chacun des capteurs du réseau, ce qui simplifie grandement le remplacement en cas de bris.

Marchés prioritaires

Les marchés visés en priorité sont les écouteurs haute fidélité sans fil, les accessoires de jeux vidéo sans fil et certaines applications du domaine de l’automobile et des technologies de la santé. L’internet des objets viendra ensuite.

Le prototype bêta de la puce a déjà été distribué à certains clients et très bientôt, ce sera la trousse de démo finale qui sera envoyée. La puce de SPARK Microsystems devrait atteindre le stade de la commercialisation en 2019.