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无线信号供能量 无电池设备将成物联网福音?

导读: 美国华盛顿大学研究人员想到了一个好主意:由从现有的广播、电视以及其他无线信号中采集能量,他们开发出一种能让传感器、可穿戴式设备等低能量设备,不需要电池或电线就能连网的方法。

  电池有时候是移动设备与传感器的祸根,这种电源并不可靠,必须充电或是定期更换,可能会成为物联网(IoT)的最大弱点;为此美国华盛顿大学(University of Washington)研究人员想到了一个好主意:由从现有的广播、电视以及其他无线信号中采集能量,他们开发出一种能让传感器、可穿戴式设备等低能量设备,不需要电池或电线就能连网的方法。

  除了利用射频做为电源,华盛顿大学的工程师们也发现了重复利用现有Wi-Fi信号为无电池设备提供连网功能的方法;这种称为Wi-Fi Backscatter的技术,号称是第一个能让无电池设备与Wi-Fi基础设施链接的方案,奠基于让低功率设备如温度传感器从广播、电视与无线信号采集能量的较早期研究成果之上。

  华盛顿大学表示,这种新技术需要克服的挑战在于,传统的低功率网络如Wi-Fi与蓝牙,所消耗的能量是得以从电视广播、蜂巢式网络或Wi-Fi发射器采集之能量的两到三倍。Wi-Fi Backscatter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产生的Wi-Fi信号强度变化。而因为Wi-Fi Backscatter只是反射、并非产生无线信号,因此只需要不到10mW的电量就能与连网设备沟通。

无线信号供能量,无电池设备将成物联网福音?

  美国华盛顿大学开发的Wi-Fi Backscatter技术示意图

  华盛顿大学计算机工程电子工程副教授Joshua Smith表示:“你可能会想,一个低功率设备怎么可能造成无线信号的微小变化?但如果你仔细观察,会发现环境中所有Wi-Fi信号的反射都有这种现象。”Wi-Fi Backscatter可达到1kbps的通讯速率,设备之间的距离最长可达2.1公尺,这看起来似乎不那么令人印象深刻,因此华盛顿大学的研究人员打算 将通讯距离拉长到20公尺;该团队也为该技术申请了专利,并打算成立一家公司来推广。

  早在19世纪末20世纪初,知名发明家 Nikola Tesla就提出过无线供电技术,不过一直以来相关解决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距离的无线充电技术。华盛顿大学计算机科学工程系副教授 Shyam Gollakota表示:“要让物联网起飞,我们必须为可能达数十亿台、嵌入在各种日常用品中的无电池设备提供链接性。”

  Gollakota 指出:“我们现在可以让设备拥有无线链接功能,而且所消耗能量等级低于一般Wi-Fi设备。”也参与Wi-Fi Backscatter研发的华盛顿大学电子工程博士生Bryce Kellogg表示,该技术最大的优势之一,是只要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能,这大大降低了消费者布署新技术的门坎。

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