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物联网黑科技:不耗电的新wifi技术

发布者:何俊一
导读国外媒体报道,美国华盛顿大学电子工程学院的先生们日前研收回了一种全新的WiFi技术,其最大特点是能耗不到以后WiFi的万分之一。Gartner去年发布的新兴技术周期图显示,2016年IoT成为最被等待的新兴技术,与之相关的IOT平台异样遭到激烈的关注,将来5到10年IoT技术将趋于成熟。到2020年联网设备的总数将到达甚至超越500亿,物联网将把家庭中的很多设备囊括出去,其中小到智能恒温器,可穿戴

 国外媒体报道,美国华盛顿大学电子工程学院的先生们日前研收回了一种全新的WiFi技术,其最大特点是能耗不到以后WiFi的万分之一。

Gartner去年发布的新兴技术周期图显示,2016年IoT成为最被等待的新兴技术,与之相关的IOT平台异样遭到激烈的关注,将来5到10年IoT技术将趋于成熟。到2020年联网设备的总数将到达甚至超越500亿,物联网将把家庭中的很多设备囊括出去,其中小到智能恒温器,可穿戴设备名大到智能电冰箱……

物联网黑科技:不耗电的新wifi技术

物联网黑科技:不耗电的新wifi技术

而电池有时分是挪动设备与传感器的祸根,这种电源并不牢靠,必需充电或是活期改换,能够会成为物联网(IoT)的最大弱点。为此美国华盛顿大学(UniversityofWashington)研讨人员想到了一个好主见:由从现有的播送、电视以及其他无线信号中采集能量,他们开收回一种能让传感器、可穿戴式设备等低能量设备,不需求电池或电线就能连网的办法。

目前,国外媒体报道,美国华盛顿大学电子工程学院的先生们日前研收回了一种全新的WiFi技术,其最大特点是能耗不到以后WiFi的万分之一。最重要的是,经过反向wifi技术还可以给大批量物联网设备充电。该技术已被《麻省理工科技评论》(MITTechnologyReview)提名为“2016十大科技打破”,并且已实践使用在华盛顿大学校园里。

物联网黑科技:不耗电能充电的wifi技术

发射无线电波从电波中“汲取”供电动力

这项技术名为“PassiveWi-Fi”(主动WiFi),与日常运用的路由器简直没什么两样,只是更节能。例如,以后路由器的发射功率为100毫瓦,而PassiveWi-Fi路由器的发射功率仅为10~50微瓦,仅为万分之一。

新WiFi技术的任务原理相似于RFID芯片,应用的是电磁的后向反射(Wi-Fibackscatter)通讯技术。以后的WiFi技术经过耗费电力来提供信号;而这项技术不同,它会选择性地反射无线电波,还能从电波中“汲取”供电能量。

该项目研讨人员瓦米思·塔尔拉(VamsiTalla)称:“采用PassiveWi-Fi技术的设备自身并不传输任何信号,它只经过反射的方式生成数WiFi据包。因而,这种一种能耗十分低的无线发射技术。”

据研讨人员引见,PassiveWi-Fi的任务分为三步:首先需求在墙上装置一个简易设备,用以发送模仿波到PassiveWi-Fi的传感器上。电量大局部消耗在该进程中,而传感器简直不消耗电量。

接上去,传感器会承受模仿波,然后停止数字转换,生成Wifi数据包。最初,设备能以每秒11Mbps的速度(快于蓝牙,但慢于局部家庭宽带)向手机或路由器传送网络数据。

该低功耗wifi设备,来自名为Wi-Fi后向散射(Wi-Fibackscatter)的新型通讯零碎,该零碎可运用无线电频率作为电能来源,将来甚至不再需求电池。

Wi-Fi无线充电直接从空气中获取动力

在这种技术的协助下,将来的物联网设备能够将不再需求电池,而是直接从空气当中获取动力。

他们创造这项黑科技,被称为“Wi-Fi无线充电”(“poweroverWi-Fi”)零碎,该技术让我们可以经过Wi-Fi信号为间隔28英尺(约合8.5米)内的设备充电。

这套零碎由两个局部构成,一个是接纳器(路由器),以及一个定制的传感器。“传感器的目的是搜集RF(射频)功率,并将其转换为直流电源”该项目研讨人员VamsiTalla解释道:“第二块,就是我们的接纳器,我们为其专门定制了一个处理方案,应用软体修正的方式,让路由器成为一个给力的电源,同时,也能扮演好传统路由器的角色。”换句话说,你仅仅需求对传统的Wi-Fi路由器停止晋级,让数据传输和动力传输共存一体,互不搅扰。或许,更精确地说,这项技术只是无效应用了路由器发生的既有电能。

除了应用射频做为电源,华盛顿大学的工程师们也发现了反复应用现有Wi-Fi信号为无电池设备提供连网功用的办法;这种称为Wi-FiBackscatter的技术,号称是第一个能让无电池设备与Wi-Fi根底设备链接的方案,奠基于让低功率设备如温度传感器从播送、电视与无线信号采集能量的较晚期研讨效果之上。

华盛顿大学表示,这种新技术需求克制的应战在于,传统的低功率网络如Wi-Fi与蓝牙,所耗费的能量是得以从电视播送、蜂窝网络或Wi-Fi发射器采集之能量的两到三倍。Wi-FiBackscatter这种通讯机制,能让透过射频供电的设备透过反射(reflecting)或不反射来自Wi-Fi路由器的信号,将数据编码;现有的设备与传感器能侦测到由那些反射所发生的Wi-Fi信号强度变化。而由于Wi-FiBackscatter只是反射、并非发生无线信号,因而只需求不到10mW的电量就能与连网设备沟通。

物联网黑科技:不耗电能充电的wifi技术

美国华盛顿大学开发的Wi-FiBackscatter技术表示图

华盛顿大学计算机工程电子工程副教授JoshuaSmith表示:“你能够会想,一个低功率设备怎样能够形成无线信号的巨大变化?但假如你细心察看,会发现环境中一切Wi-Fi信号的反射都有这种景象。”Wi-FiBackscatter可到达1kbps的通讯速率,设备之间的间隔最长可达20米,真是令人印象深入。

早在19世纪末20世纪初,知名创造家NikolaTesla就提出过无线供电技术,不过不断以来相关处理方案都无法取代随处可见的AC电线;而现今产业界也有许多厂商都在开发短间隔的无线充电技术。华盛顿大学计算机迷信工程系副教授ShyamGollakota表示:“要让物联网降落,我们必需为能够达数十亿台、嵌入在各种日常用品中的无电池设备提供链接性。”

Gollakota指出:“我们如今可以让设备拥有无线链接功用,而且所耗费能量等级低于普通Wi-Fi设备。”也参与Wi-FiBackscatter研发的华盛顿大学电子工程博士生BryceKellogg表示,该技术最大的优势之一,是只需透过软件更新就能让现有的家用无线路由器,拥有与其他家用智能传感器、物联网设备通讯的功用,这大大降低了消费者布署新技术的门坎。

新技术已走出实验室正探寻市场化时机

BryceKellogg是华盛顿大学电子工程专业的一名博士生,同时也是Wi-Fi后向散射论文的结合作者。他表示,这项技术拥有十分大的潜力。他表示,传统Wi-Fi设备十分耗电,但Wi-Fi后向散射技术可以“大幅降低关于电池的依赖,甚至彻底消弭关于电池的需求”。

在后向散射设备链的另一端,Wi-Fi接入点可以经过软件晋级来和该技术停止协作,Kellogg说。“这也就意味着我们可以在房屋当中部署一套无需电池的传感器或智能物联网设备,然后经过现有的Wi-Fi路由器和它们停止通讯。”他说,“这种方式打破了影响用户采用物联网设备的一个宏大妨碍。”

研讨团队对Wi-Fi充电零碎停止了实验,在20英尺(约合6米)、17英尺(约合5.18米)、28英尺(约合8.53米)三个间隔上,辨别对一个温度传感器、数码相机还有充电电池成功停止了充电。假如你觉得这些玩意儿似乎有点小儿科,不要怪他们,要怪就怪美国联邦通讯委员会(FCC)好了,人家硬要规则,Wi-Fi路由器的输入功率最高不得超越一瓦,理由嘛,尚且不得而知。假如这一限制得以抓紧,Wi-Fi充电零碎必将为更多更大件的设备效劳。

目前,这种新技术早已走出了实验室。华盛顿大学的研讨团队曾经停止了实测,他们在美国西雅图市的六所住宅外部署了无线充电零碎,所运用的是华硕RT-AC68U路由器。值得一提的是,测试用的路由器都是些几年前的老型号了,但这并没有影响到实验后果,实验证明,这项技术曾经完全可以投入运用。Talla表示:“实际上说,这只不过是一个固件晋级。”他们需求和硬件制造商协作,虽然以后还没有谈成买卖,不过团队也正努力探寻市场化的时机。

研讨团队曾经创立了一家公司,希望将迄今为止掌握的Wi-Fi充电技术转化为一款真正的产品投放市场。他们在市场化进程中,也看到了许多缺乏,需求进一步提升。比方进步接纳器效率,添加充电间隔,以及经过代码调整优化,让路由器进一步完善晋级。

Talla表示:“我们曾经对外发布的研讨效果,可以视为第一个概念验证(POC,即依据特定客户的特定业务需求而设计的软件、硬件原型的处理方案)。但这并不是最佳处理方案,我们正在积极研讨,力图让该技术表现得更为成熟。”

另外,研讨团队也在思索市场成绩,想要更好地顺应工业和商业范畴的需求。当然了,假如美国FCC关于路由器输入功率的限制可以放宽,一切将不再是成绩,不过即使有所限制,这项技术也还是大有用武之地的。

虽然目前的Wi-Fi充电暂时还只能是“涓涓细流”并不能“势如山洪”,但这依然是一个了不起的成就。忘了背插充电器,还有电池组什么的吧,我们需求的电能就在身边,我们曾经找到应用它们的办法,Wi-Fi无线充电就在眼前。

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