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美研发无源WiFi设备:耗电量为传统设备万分之一

2016-04-09

    在无源Wi-Fi的架构中,一些耗电量大的模拟功能被赋予网络中的一个独立设备,这个设备接通电源。无源传感器几乎不需要电能就可以实现与路由器、智能手机及其它Wi-Fi设备进行通信。

  据国外媒体报道,美国华盛顿大学计算机科学家和电子工程师近日研发出一种新型的Wi-Fi技术--无源Wi-Fi。这种无源Wi-Fi设备可以利用极其微弱的电能实现传统Wi-Fi设备的传输功能,而耗电量仅为传统Wi-Fi设备的耗电量的万分之一。

  Wi-Fi是一种可以将便携式电脑、智能手机、打印机等终端以无线的方式互相连接起来的技术,其优势在于可以让使用者摆脱复杂、纷乱的线缆的束缚。但是,Wi-Fi的劣势也很明显。使用Wi-Fi网络,会消耗大量的电能,连接到Wi-Fi网络上的各种设备电量消耗都非常快。

  美国华盛顿大学一个由计算机科学家和电子工程师组成的研究团队近日研发出一种新型的Wi-Fi技术--“Passive Wi-Fi”(无源Wi-Fi)。研究人员通过试验证明,无源Wi-Fi系统传输Wi-Fi信号所使用的电量要比传统无线通信平台(如低能耗蓝牙、Zigbee)的耗电量要小1000倍。研究人员将于三月份在第十三届USENIX网络系统设计与实现专题研讨会上报告研究成果的具体内容。这一研究成果也被《麻省理工科技评论》评为“2016十大突破技术之一。

  研究团队负责人之一、华盛顿大学计算机科学与工程专业助理教授希亚姆-格拉科塔表示,我们想知道能否几乎不用任何电能就可以实现Wi-Fi信号的传输,这就是无源Wi-Fi的开发理念。我们实现了Wi-Fi传输,而且用电量要比现有最好的Wi-Fi设备的耗电量小10000倍。无源Wi-Fi首次实现Wi-Fi信号传输速率高达每秒11兆位。这一速率虽然比现有最大的Wi-Fi速率要小,但是却比蓝牙传输速度高出11倍。

  无源Wi-Fi除了可以节省各种无线终端设备的电池寿命外,还将有助于物联网的实现,因为这种技术可以让所有的家居设备和可穿戴传感器通过Wi-Fi连接起来,而无需担心电量的损耗。为了实现低能耗Wi-Fi传输,研究团队必须要减少无线电传输过程中的数字与模拟运算。在过去20年里,运算中的数字侧变得极为节能,而模拟组件仍然要消耗大量的电能。在无源Wi-Fi的架构中,一些耗电量大的模拟功能被赋予网络中的一个独立设备,这个设备接通电源。一组传感器只需要利用一个数字转换器简单地反射和吸收信号,就可以实现利用极低的能耗产生Wi-Fi数据包。在华盛顿大学的现实环境中,研究人员发现他们的无源Wi-Fi与一部智能手机之间的通信距离可达100英尺(约合30)

  研究团队成员瓦姆斯-塔拉介绍说,在整个网络中,所有的重度耗电部件都由一个接电设备负责,而无源设备只负责反射并产生Wi-Fi数据包,这是一种真正的节能通信方式。由于传感器所产生的都是真正的Wi-Fi数据包,因此它们可以与任何Wi-Fi设备进行通信。研究团队成员布里斯-科洛格介绍说,我们的传感器可以与任何路由器、智能手机、平板电脑或任何带有Wi-Fi芯片的电子设备进行对话,而且所有这些设备都可以解码我们通过反射所产生的Wi-Fi数据包,因此你不需要任何特殊的设备。

  专家认为,这项技术不仅仅可以形成一种全新的通信类型,而且还可以让这个数据密集型世界简单化。比如,所有智能家居应用都可以通过传感器跟踪任何事物,从察看家里的门是否忘记关闭,到看孩子是否已从学校回到家里,都将变得极其容易,因为Wi-Fi信号传输的能耗已变得极低。研究团队负责人之一、华盛顿大学计算机科学与工程专业副教授乔叔亚-史密斯表示,虽然许多家庭都已经拥有了Wi-Fi设备,但是这并不是最佳选择。现在我们只需要数十微瓦的电量就可以实现Wi-Fi传输,而且比低能耗蓝牙、Zigbee等效率要高得多。

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