未來 Wi-Fi 更節能，耗電量降至萬分之一 精選

編者按：作者 April Glaser ，著名極客聖經《連線》雜誌的撰稿人。

準備好感謝就讀於華盛頓大學的未來電氣工程師們吧，他們正在試圖解決老生常談的 Wi-Fi 耗電問題。當越來越多的設備連接到雲端，耗電問題顯得愈發突出，更不用説人們還總是在痛苦地尋找信號或試圖增強信號了。

這羣還是學生的研究者發明了一種新型的硬件，與傳統的 Wi-Fi 網絡相比，耗電量降至萬分之一。這項新技術名為被動 Wi-Fi （Passive Wi-Fi），用起來和家用路由器差不多，但是更加省電。讓我們用數據説話，以目前發展水平來説，低功率的 Wi-Fi 耗電幾百毫瓦，而新技術僅僅耗電 10 至 50 微瓦——耗電量降至萬分之一。
一般 Wi-Fi 需要兩台無線電接收裝置相互傳遞信號。由於同時會有幾台設備在相同的頻率（2.4 千兆赫或 5 千兆赫）上，Wi-Fi 需要耗費大量電能從任意電子信號中分辨信號。每一台設備都包含一台能夠產生無線電波的射頻發射器和一塊把音頻信號編譯成基帶碼的基帶芯片。有了被動 Wi-Fi ，只有一台設備會產生用來接受和傳送信號的模擬射頻，而不是每一台設備都產生模擬射頻。射頻頻率會通過各自獨立的無源傳感器傳送到連接至 Wi-Fi 的設備上，無源傳感器僅僅由基帶芯片和天線組成，幾乎不需要耗什麼電。這些傳感器採集信號，並且將可識別的 Wi-Fi 信號反射到任何一台內置 Wi-Fi 集成電路片組的設備中去。

這一技術聽起來很像多跳網絡，信號在天線陣元之間跳來跳去，但事實並非如此。多跳網絡利用多個路由器，每一台路由器都有完整的模擬射頻發射器和數字基帶芯片，用來接收和轉播信號。
項目組中的一名學生成員 Vamsi Talla 稱：“低耗能的被動 Wi-Fi 並沒有發射任何信號，它僅僅通過映射來創建 Wi-Fi 數據包。與互聯網設備相反，這項傳輸技術超級節能。”

這個過程中發生的 “映射” 被稱作 “逆向散射”。與傳統 Wi-Fi 設備完全佔用無線電信號不同，華盛頓大學的學生們成功地研發了通過逆向散射就能發射信號的 Wi-Fi 設備。

眼下大多數設備沒有內置具備逆向散射功能的硬件，因此無法將 Wi-Fi 數據包發送回連接至互聯網的路由器。但是一旦這項技術成熟了，由於它解決了連接 Wi-Fi 的設備的能耗問題，能夠使用這項技術的設備一定會獲得大量生產。

必須要指出的是，被動 Wi-Fi 仍然需要運行一台 Wi-Fi 路由器，而後者可不是什麼節能的設備。2013年，美國環保署為了鼓勵生產更節能的家庭網絡設備，甚至專門為此類設備設立了能源之星證書。美國環保署的網站上寫道：“如果所有美國已經出售的小型網絡設備擁有能源之星認證，那麼每年就能節約能耗超過 5 億 9000 萬美元，每年減少温室氣體排放超過 70 億磅。” 被動 Wi-Fi 節能的原因是設備內置的 Wi-Fi 集成電路片組通過無線網絡進行傳輸，而不是通過連接至上行鏈路的路由器進行傳輸。
至於使用被動 Wi-Fi 能否延長電池壽命還有待考察，因為一台設備中能夠影響電池壽命的組件太多了，屏幕就是一個很好的例子。華盛頓大學電氣工程學的研究生，同時也是被動 Wi-Fi 項目組一員的 Bryce Kellogg 則認為：“使用被動 Wi-Fi 延長電池壽命的程度就和不開 Wi-Fi 差不多。”

在不遠的將來，我們使用的設備可能會內置無源傳感器，傳送新發射波將成為過去時，取而代之的是將數據包映射至路由器。現在使用已有技術可以減少將 Wi-Fi 傳送至設備的能源。

Kellogg 説：“我們的被動 Wi-Fi 設備傳送速度可達 11 兆每秒。” 這一速度是藍牙傳輸的 11 倍。藍牙技術與 Wi-Fi 相比，優勢在於相對耗能較低。然而被動 Wi-Fi 耗電量只有藍牙的千分之一，而且藍牙傳輸不能加密，被動 Wi-Fi 則和傳統 Wi-Fi 一樣，可以加密傳輸。
11 兆每秒或許比藍牙要快，但依然比大多數家用寬帶速度要慢。佐治亞理工學院的工程師 ChrisValenta 告訴記者：“由於逆向散射無線電技術比主動無線電技術範圍更小，可靠性更差，數據傳輸速率更低，你沒辦法通過這一技術觀看 YouTube 上的視頻。然而對於大量物聯網設備而言，這項技術太完美了，因為手機上最耗電的就是無線電。”

由於 Wi-Fi 非常耗電，它並不是智能設備連接互聯網的最佳選擇。正如 Kellogg 所言：“智能家用設備的通信過程非常耗電。”

目前為止，被動 Wi-Fi 還只是一項試驗室研究項目，然而在未來，或許每一台連接 Wi-Fi 的設備都會內置一個無源傳感器。也就是説，我們的電子設備能直接將數據包映射至路由器，而不是通過 Wi-Fi 廣播新的發射波來進行數據傳輸。即使是在現在，使用這項技術已經能節省用於把 Wi-Fi 傳送到設備耗費的能量。
除了以上優點外， Kellogg 還補充説：“因為被動 Wi-Fi 只需要一些簡單的組件，所以把這些組件整合到現有的智能手機或平板等設備中既便宜，又簡單。另外，它甚至還能再利用設備中內置的天線。”

“這項技術能夠切實減少數據傳輸時的耗能，從而使得物聯網設備可以來回發送少量數據。” Valenta 指出。隨着越來越多的智能設備依賴電池供電，而不是用插座充電，如何節約電池電量將會是一個長久的重要問題。這些學生研究者們正試圖創造一個更加節能，更加網絡化的世界。據他們説，已經有公司在和他們接洽，試圖把他們的構想變成現實。

注：本文譯者 Ariadne 。

本文編譯自：wired.com，如若轉載，請註明出處：http://36kr.com/p/5044399.html
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資料來源：36Kr