未来 WiFi 更节能耗电量降至万分之一

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编者按:作者april glaser是著名的极客圣经《连线》杂志的撰稿人。

准备感谢华盛顿大学未来的电气工程师，他们正试图解决老式的无线网络能耗问题。当越来越多的设备连接到云时，功耗问题变得越来越突出，更不用说人们总是在寻找信号或试图痛苦地增强信号。

这群仍然是学生的研究人员发明了一种新型硬件。与传统的wi-fi网络相比，功耗降低到1/10000。这项新技术被称为无源wi-fi，类似于家庭路由器，但它节省了更多的电力。让我们谈谈数据。按照目前的发展水平，低功耗wi-fi消耗数百毫瓦，而新技术仅消耗10至50微瓦——功耗降至万分之一。

一般来说，wi-fi需要两个无线电接收器相互发送信号。由于同时有几个设备处于相同的频率(2.4 GHz或5 GHz)，wi-fi需要花费大量的功率来区分信号和任意的电子信号。每个设备都包含一个能够产生无线电波的射频发射器和一个将音频信号编译成基带代码的基带芯片。使用无源wi-fi，只有一个设备会产生模拟射频来接收和发送信号，而不是每个设备都产生模拟射频。射频将通过独立的无源传感器传输到连接到wi-fi的设备，无源传感器仅由基带芯片和天线组成，几乎不需要功耗。这些传感器收集信号，并将可识别的wi-fi信号反射到任何内置wi-fi集成电路芯片的设备上。

这项技术听起来像一个多跳网络，信号在天线元件之间跳跃，但事实并非如此。多跳网络利用多个路由器，每个路由器都有一个完整的模拟射频发射器和数字基带芯片，用于接收和中继信号。

该项目的学生成员Vamsi talla说:“低能耗的被动wi-fi不传输任何信号，它只通过映射创建wi-fi数据包。”与互联网设备相反，这种传输技术超级节能。”

这个过程中出现的“映射”称为“反向散射”。与完全占用无线电信号的传统wi-fi设备不同，华盛顿大学的学生已经成功开发出能够通过反向散射传输信号的wi-fi设备。

目前，大多数设备都没有内置反向散射功能的硬件，因此它们无法将wi-fi数据包发送回连接到互联网的路由器。但是一旦这项技术成熟，因为它解决了wi-fi连接设备的能源消耗问题，可以使用这项技术的设备肯定会得到大规模生产。

必须指出的是，被动wi-fi仍然需要运行wi-fi路由器，这不是一个节能设备。2013年，为了鼓励生产更节能的家庭网络设备，美国环保局甚至为此类设备设立了能源之星证书。美国环境保护署的网站上写道:“如果在美国销售的所有小型网络设备都获得能源之星认证，每年可以节省5.9亿美元的能源消耗，减少70多亿英镑的温室气体排放。”无源wi-fi节省能源，因为设备的内置wi-fi IC芯片组通过无线网络传输，而不是通过连接到上行链路的路由器。

无源wi-fi能否延长电池寿命还有待观察，因为设备中有太多组件会影响电池寿命，而屏幕就是一个很好的例子。布莱斯·凯洛格(Bryce kellogg)是华盛顿大学电气工程专业的研究生，也是无源wi-fi项目团队的成员，他说:“使用无源wi-fi来延长电池寿命就像不打开wi-fi一样。”

在不久的将来，我们使用的设备可能会内置无源传感器，传输新的传输波将成为过去，取而代之的是，数据包将被映射到路由器。现有技术可以减少向设备传输wi-fi的能耗。

凯洛格说:“我们的无源wi-fi设备可以以每秒11兆比特的速度传输。”这个速度是蓝牙传输速度的11倍。与无线网络相比，蓝牙技术具有能耗相对较低的优点。然而，无源无线网络的功耗只有蓝牙的千分之一，蓝牙传输无法加密。被动wi-fi，像传统的wi-fi一样，可以加密。

每秒11兆位可能比蓝牙快，但仍比大多数家庭宽带慢。乔治亚理工学院的工程师Chrisvalenta告诉记者:“因为反向散射无线电技术比主动无线电技术的范围更小、可靠性更低、数据传输速率更低，所以你不能通过这种技术在youtube上观看视频。”然而，对于大量的物联网设备来说，这项技术是完美的，因为移动电话的最大功耗是无线电。”

由于无线网络消耗大量电能，因此它不是智能设备连接互联网的最佳选择。正如凯洛格所说:“智能家居设备的通信过程消耗大量电能。”

到目前为止，被动wi-fi只是一个实验室研究项目，但在未来，也许每一个与wi-fi连接的设备都将内置一个被动传感器。也就是说，我们的电子设备可以直接将数据包映射到路由器，而不是通过wi-fi广播新的传输波进行数据传输。即使是现在，使用这项技术也可以节省向设备传输wi-fi的能源。

除了上述优点之外，凯洛格补充道:“因为被动wi-fi只需要一些简单的组件，所以将这些组件集成到现有设备(如智能手机或平板电脑)中既便宜又简单。”此外，它甚至可以重复使用内置在设备中的天线。”

“该技术可以有效降低数据传输过程中的能耗，使物联网设备能够来回发送少量数据。”瓦伦塔指出。随着越来越多的智能设备依靠电池而不是插座来充电，如何节省电池电量将是一个长期的重要问题。这些学生研究人员正试图创造一个更加节能和网络化的世界。据他们说，一些公司已经与他们接触，试图将他们的想法变成现实。

注:阿里阿德涅，这篇文章的翻译。

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