準(zhǔn)備好感謝就讀于華盛頓大學(xué)的未來(lái)電氣工程師們吧，他們正在試圖解決老生常談的 Wi-Fi 耗電問(wèn)題。當(dāng)越來(lái)越多的設(shè)備連接到云端，耗電問(wèn)題顯得愈發(fā)突出，更不用說(shuō)人們還總是在痛苦地尋找信號(hào)或試圖增強(qiáng)信號(hào)了。
這群還是學(xué)生的研究者發(fā)明了一種新型的硬件，與傳統(tǒng)的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)相比，耗電量降至萬(wàn)分之一。這項(xiàng)新技術(shù)名為被動(dòng) Wi-Fi (Passive Wi-Fi)，用起來(lái)和家用路由器差不多，但是更加省電。讓我們用數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)，以目前發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，低功率的 Wi-Fi 耗電幾百毫瓦，而新技術(shù)僅僅耗電 10 至 50 微瓦——耗電量降至萬(wàn)分之一。
一般 Wi-Fi 需要兩臺(tái)無(wú)線(xiàn)電接收裝置相互傳遞信號(hào)。由于同時(shí)會(huì)有幾臺(tái)設(shè)備在相同的頻率(2.4 千兆赫或 5 千兆赫)上，Wi-Fi 需要耗費(fèi)大量電能從任意電子信號(hào)中分辨信號(hào)。每一臺(tái)設(shè)備都包含一臺(tái)能夠產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電波的射頻發(fā)射器和一塊把音頻信號(hào)編譯成基帶碼的基帶芯片。有了被動(dòng) Wi-Fi ，只有一臺(tái)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生用來(lái)接受和傳送信號(hào)的模擬射頻，而不是每一臺(tái)設(shè)備都產(chǎn)生模擬射頻。射頻頻率會(huì)通過(guò)各自獨(dú)立的無(wú)源傳感器傳送到連接至 Wi-Fi 的設(shè)備上，無(wú)源傳感器僅僅由基帶芯片和天線(xiàn)組成，幾乎不需要耗什么電。這些傳感器采集信號(hào)，并且將可識(shí)別的 Wi-Fi 信號(hào)反射到任何一臺(tái)內(nèi)置 Wi-Fi 集成電路片組的設(shè)備中去。
這一技術(shù)聽(tīng)起來(lái)很像多跳網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)在天線(xiàn)陣元之間跳來(lái)跳去，但事實(shí)并非如此。多跳網(wǎng)絡(luò)利用多個(gè)路由器，每一臺(tái)路由器都有完整的模擬射頻發(fā)射器和數(shù)字基帶芯片，用來(lái)接收和轉(zhuǎn)播信號(hào)。
項(xiàng)目組中的一名學(xué)生成員 Vamsi Talla 稱(chēng)：“低耗能的被動(dòng) Wi-Fi 并沒(méi)有發(fā)射任何信號(hào)，它僅僅通過(guò)映射來(lái)創(chuàng)建 Wi-Fi 數(shù)據(jù)包。與互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相反，這項(xiàng)傳輸技術(shù)超級(jí)節(jié)能。”
這個(gè)過(guò)程中發(fā)生的 “映射” 被稱(chēng)作 “逆向散射”。與傳統(tǒng) Wi-Fi 設(shè)備完全占用無(wú)線(xiàn)電信號(hào)不同，華盛頓大學(xué)的學(xué)生們成功地研發(fā)了通過(guò)逆向散射就能發(fā)射信號(hào)的 Wi-Fi 設(shè)備。
眼下大多數(shù)設(shè)備沒(méi)有內(nèi)置具備逆向散射功能的硬件，因此無(wú)法將 Wi-Fi 數(shù)據(jù)包發(fā)送回連接至互聯(lián)網(wǎng)的路由器。但是一旦這項(xiàng)技術(shù)成熟了，由于它解決了連接 Wi-Fi 的設(shè)備的能耗問(wèn)題，能夠使用這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)備一定會(huì)獲得大量生產(chǎn)。
必須要指出的是，被動(dòng) Wi-Fi 仍然需要運(yùn)行一臺(tái) Wi-Fi 路由器，而后者可不是什么節(jié)能的設(shè)備。2013年，美國(guó)環(huán)保署為了鼓勵(lì)生產(chǎn)更節(jié)能的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，甚至專(zhuān)門(mén)為此類(lèi)設(shè)備設(shè)立了能源之星證書(shū)。美國(guó)環(huán)保署的網(wǎng)站上寫(xiě)道：“如果所有美國(guó)已經(jīng)出售的小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擁有能源之星認(rèn)證，那么每年就能節(jié)約能耗超過(guò) 5 億 9000 萬(wàn)美元，每年減少溫室氣體排放超過(guò) 70 億磅。” 被動(dòng) Wi-Fi 節(jié)能的原因是設(shè)備內(nèi)置的 Wi-Fi 集成電路片組通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，而不是通過(guò)連接至上行鏈路的路由器進(jìn)行傳輸。
至于使用被動(dòng) Wi-Fi 能否延長(zhǎng)電池壽命還有待考察，因?yàn)橐慌_(tái)設(shè)備中能夠影響電池壽命的組件太多了，屏幕就是一個(gè)很好的例子。華盛頓大學(xué)電氣工程學(xué)的研究生，同時(shí)也是被動(dòng) Wi-Fi 項(xiàng)目組一員的 Bryce Kellogg 則認(rèn)為：“使用被動(dòng) Wi-Fi 延長(zhǎng)電池壽命的程度就和不開(kāi) Wi-Fi 差不多。”
在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們使用的設(shè)備可能會(huì)內(nèi)置無(wú)源傳感器，傳送新發(fā)射波將成為過(guò)去時(shí)，取而代之的是將數(shù)據(jù)包映射至路由器?，F(xiàn)在使用已有技術(shù)可以減少將 Wi-Fi 傳送至設(shè)備的能源。
Kellogg 說(shuō)：“我們的被動(dòng) Wi-Fi 設(shè)備傳送速度可達(dá) 11 兆每秒。” 這一速度是藍(lán)牙傳輸?shù)?11 倍。藍(lán)牙技術(shù)與 Wi-Fi 相比，優(yōu)勢(shì)在于相對(duì)耗能較低。然而被動(dòng) Wi-Fi 耗電量只有藍(lán)牙的千分之一，而且藍(lán)牙傳輸不能加密，被動(dòng) Wi-Fi 則和傳統(tǒng) Wi-Fi 一樣，可以加密傳輸。
11 兆每秒或許比藍(lán)牙要快，但依然比大多數(shù)家用寬帶速度要慢。佐治亞理工學(xué)院的工程師 ChrisValenta 告訴記者：“由于逆向散射無(wú)線(xiàn)電技術(shù)比主動(dòng)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)范圍更小，可靠性更差，數(shù)據(jù)傳輸速率更低，你沒(méi)辦法通過(guò)這一技術(shù)觀看 YouTube 上的視頻。然而對(duì)于大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而言，這項(xiàng)技術(shù)太完美了，因?yàn)槭謾C(jī)上最耗電的就是無(wú)線(xiàn)電。”
由于 Wi-Fi 非常耗電，它并不是智能設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)的最佳選擇。正如 Kellogg 所言：“智能家用設(shè)備的通信過(guò)程非常耗電。”
目前為止，被動(dòng) Wi-Fi 還只是一項(xiàng)試驗(yàn)室研究項(xiàng)目，然而在未來(lái)，或許每一臺(tái)連接 Wi-Fi 的設(shè)備都會(huì)內(nèi)置一個(gè)無(wú)源傳感器。也就是說(shuō)，我們的電子設(shè)備能直接將數(shù)據(jù)包映射至路由器，而不是通過(guò) Wi-Fi 廣播新的發(fā)射波來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。即使是在現(xiàn)在，使用這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)能節(jié)省用于把 Wi-Fi 傳送到設(shè)備耗費(fèi)的能量。
除了以上優(yōu)點(diǎn)外， Kellogg 還補(bǔ)充說(shuō)：“因?yàn)楸粍?dòng) Wi-Fi 只需要一些簡(jiǎn)單的組件，所以把這些組件整合到現(xiàn)有的智能手機(jī)或平板等設(shè)備中既便宜，又簡(jiǎn)單。另外，它甚至還能再利用設(shè)備中內(nèi)置的天線(xiàn)。”
“這項(xiàng)技術(shù)能夠切實(shí)減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的耗能，從而使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以來(lái)回發(fā)送少量數(shù)據(jù)。” Valenta 指出。隨著越來(lái)越多的智能設(shè)備依賴(lài)電池供電，而不是用插座充電，如何節(jié)約電池電量將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)久的重要問(wèn)題。這些學(xué)生研究者們正試圖創(chuàng)造一個(gè)更加節(jié)能，更加網(wǎng)絡(luò)化的世界。據(jù)他們說(shuō)，已經(jīng)有公司在和他們接洽，試圖把他們的構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。
