準備好感謝就讀于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云端，耗電問題顯得愈發(fā)突出，更不用說人們還總是在痛苦地尋找信號或試圖增強信號了。
這群還是學生的研究者發(fā)明了一種新型的硬件，與傳統(tǒng)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(shù)據(jù)說話，以目前發(fā)展水平來說，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 需要兩臺無線電接收裝置相互傳遞信號。由于同時會有幾臺設備在相同的頻率(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。每一臺設備都包含一臺能夠產生無線電波的射頻發(fā)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 ，只有一臺設備會產生用來接受和傳送信號的模擬射頻，而不是每一臺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，幾乎不需要耗什么電。這些傳感器采集信號，并且將可識別的 Wi-Fi 信號反射到任何一臺內置 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，但事實并非如此。多跳網絡利用多個路由器，每一臺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 并沒有發(fā)射任何信號，它僅僅通過映射來創(chuàng)建 Wi-Fi 數(shù)據(jù)包。與互聯(lián)網設備相反，這項傳輸技術超級節(jié)能。”
這個過程中發(fā)生的 “映射” 被稱作 “逆向散射”。與傳統(tǒng) Wi-Fi 設備完全占用無線電信號不同，華盛頓大學的學生們成功地研發(fā)了通過逆向散射就能發(fā)射信號的 Wi-Fi 設備。
眼下大多數(shù)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(shù)據(jù)包發(fā)送回連接至互聯(lián)網的路由器。但是一旦這項技術成熟了，由于它解決了連接 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 仍然需要運行一臺 Wi-Fi 路由器，而后者可不是什么節(jié)能的設備。2013年，美國環(huán)保署為了鼓勵生產更節(jié)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(huán)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，那么每年就能節(jié)約能耗超過 5 億 9000 萬美元，每年減少溫室氣體排放超過 70 億磅。” 被動 Wi-Fi 節(jié)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。
至于使用被動 Wi-Fi 能否延長電池壽命還有待考察，因為一臺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(fā)射波將成為過去時，取而代之的是將數(shù)據(jù)包映射至路由器?，F(xiàn)在使用已有技術可以減少將 Wi-Fi 傳送至設備的能源。
Kellogg 說：“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?shù)?11 倍。藍牙技術與 Wi-Fi 相比，優(yōu)勢在于相對耗能較低。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(tǒng) 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(shù)家用寬帶速度要慢。佐治亞理工學院的工程師 ChrisValenta 告訴記者：“由于逆向散射無線電技術比主動無線電技術范圍更小，可靠性更差，數(shù)據(jù)傳輸速率更低，你沒辦法通過這一技術觀看 YouTube 上的視頻。然而對于大量物聯(lián)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。”
由于 Wi-Fi 非常耗電，它并不是智能設備連接互聯(lián)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，或許每一臺連接 Wi-Fi 的設備都會內置一個無源傳感器。也就是說，我們的電子設備能直接將數(shù)據(jù)包映射至路由器，而不是通過 Wi-Fi 廣播新的發(fā)射波來進行數(shù)據(jù)傳輸。即使是在現(xiàn)在，使用這項技術已經能節(jié)省用于把 Wi-Fi 傳送到設備耗費的能量。
除了以上優(yōu)點外， Kellogg 還補充說：“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(xiàn)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(shù)據(jù)傳輸時的耗能，從而使得物聯(lián)網設備可以來回發(fā)送少量數(shù)據(jù)。” Valenta 指出。隨著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(jié)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(chuàng)造一個更加節(jié)能，更加網絡化的世界。據(jù)他們說，已經有公司在和他們接洽，試圖把他們的構想變成現(xiàn)實。
