2016十大突破技術之一：無源WiFi

據(jù)國外媒體報道，近日美國華盛頓大學計算機科學家和電子工程師近日研發(fā)出一種新型的WiFi技術--無源WiFi。這種無源WiFi設備可以利用極其微弱的電能實現(xiàn)傳統(tǒng)WiFi設備的傳輸功能，而耗電量僅為傳統(tǒng)WiFi設備的耗電量的萬分之一。

WiFi是一種可以將便攜式電腦、智能手機、打印機等終端以無線的方式互相連接起來的技術，其優(yōu)勢在于可以讓使用者擺脫復雜、紛亂的線纜的束縛。但是，WiFi的劣勢也很明顯。使用WiFi網(wǎng)絡，會消耗大量的電能，連接到WiFi網(wǎng)絡上的各種設備電量消耗都非?？?。

這種無源WiFi技術可以利用極其微弱的電能實現(xiàn)傳統(tǒng)WiFi設備的傳輸功能，而耗電量僅為傳統(tǒng)WiFi設備的耗電量的萬分之一。

美國華盛頓大學一個由計算機科學家和電子工程師組成的研究團隊近日研發(fā)出一種新型的WiFi技術--“Passive WiFi”(無源WiFi)。研究人員通過試驗證明，無源WiFi系統(tǒng)傳輸WiFi信號所使用的電量要比傳統(tǒng)無線通信平臺(如低能耗藍牙、Zigbee等)的耗電量要小1000倍。研究人員將于三月份在第十三屆USENIX網(wǎng)絡系統(tǒng)設計與實現(xiàn)專題研討會上報告研究成果的具體內容。

這一研究成果也被《麻省理工科技評論》評為“2016十大突破技術”之一。

研究團隊負責人之一、華盛頓大學計算機科學與工程專業(yè)助理教授希亞姆-格拉科塔表示，“我們想知道能否幾乎不用任何電能就可以實現(xiàn)WiFi信號的傳輸，這就是無源WiFi的開發(fā)理念。我們實現(xiàn)了WiFi傳輸，而且用電量要比現(xiàn)有最好的WiFi設備的耗電量小10000倍。”無源WiFi首次實現(xiàn)WiFi信號傳輸速率高達每秒11兆位。這一速率雖然比現(xiàn)有最大的WiFi速率要小，但是卻比藍牙傳輸速度高出11倍。

在無源WiFi的架構中，一些耗電量大的模擬功能被賦予網(wǎng)絡中的一個獨立設備，這個設備接通電源。無源傳感器幾乎不需要電能就可以實現(xiàn)與路由器、智能手機及其它WiFi設備進行通信。

無源WiFi除了可以節(jié)省各種無線終端設備的電池壽命外，還將有助于物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)，因為這種技術可以讓所有的家居設備和可穿戴傳感器通過WiFi連接起來，而無需擔心電量的損耗。為了實現(xiàn)低能耗WiFi傳輸，研究團隊必須要減少無線電傳輸過程中的數(shù)字與模擬運算。在過去20年里，運算中的數(shù)字側變得極為節(jié)能，而模擬組件仍然要消耗大量的電能。在無源WiFi的架構中，一些耗電量大的模擬功能被賦予網(wǎng)絡中的一個獨立設備，這個設備接通電源。一組傳感器只需要利用一個數(shù)字轉換器簡單地反射和吸收信號，就可以實現(xiàn)利用極低的能耗產(chǎn)生WiFi數(shù)據(jù)包。在華盛頓大學的現(xiàn)實環(huán)境中，研究人員發(fā)現(xiàn)他們的無源WiFi與一部智能手機之間的通信距離可達100英尺(約合30米)。

研究團隊成員瓦姆斯-塔拉介紹說，“在整個網(wǎng)絡中，所有的重度耗電部件都由一個接電設備負責，而無源設備只負責反射并產(chǎn)生WiFi數(shù)據(jù)包，這是一種真正的節(jié)能通信方式。”由于傳感器所產(chǎn)生的都是真正的WiFi數(shù)據(jù)包，因此它們可以與任何WiFi設備進行通信。研究團隊成員布里斯-科洛格介紹說，“我們的傳感器可以與任何路由器、智能手機、平板電腦或任何帶有WiFi芯片的電子設備進行對話，而且所有這些設備都可以解碼我們通過反射所產(chǎn)生的WiFi數(shù)據(jù)包，因此你不需要任何特殊的設備。”

專家認為，這項技術不僅僅可以形成一種全新的通信類型，而且還可以讓這個數(shù)據(jù)密集型世界簡單化。比如，所有智能家居應用都可以通過傳感器跟蹤任何事物，從察看家里的門是否忘記關閉，到看孩子是否已從學?；氐郊依铮紝⒆兊脴O其容易，因為WiFi信號傳輸?shù)哪芎囊炎兊脴O低。研究團隊負責人之一、華盛頓大學計算機科學與工程專業(yè)副教授喬叔亞-史密斯表示，“雖然許多家庭都已經(jīng)擁有了WiFi設備，但是這并不是最佳選擇?，F(xiàn)在我們只需要數(shù)十微瓦的電量就可以實現(xiàn)WiFi傳輸，而且比低能耗藍牙、Zigbee等效率要高得多。”