6ce175342ec09806442d5996a6b45e3c 物聯網時代需要許多的感測器,但是這些感測器受限於體積的關係,絕大多數僅能安裝電量不高的電池或是完全無法安裝。過去研究人員曾經利用 Wi-Fi 訊號轉換成能源,達成無電池設備通訊的目標,近日則是更進一步研究出被動式 Wi-Fi,而且能夠相容 802.11b 標準。

對於無線通訊而言,基頻處理部分受惠於半導體製程持續精進,耗電量能夠隨之下降,但是射頻部分耗電量卻沒有辦法降低,因為發射訊號的能量就是需要這麼多。一般來說,Wi-Fi 無線基地台的射頻部分耗電量約為 100mW,行動裝置因為續航力考量約為 25mW。這對於電池容量不高的感測器來說負擔太大,更別說部分物聯網裝置根本無法安裝電池。

背向散射通訊(Backscatter Communication)已行之有年,利用無線電波同時乘載資訊與電力,讓沒有電力供應的設備也能夠實現雙向通訊,譬如悠遊卡、一卡通等 RFID 技術產品就是應用此原理。過去研究人員曾利用此原理,完成吸收電視或 Wi-Fi 訊號作為電力來源,並實現有效通訊的實驗,傳輸速度約為 1Kbps、通訊距離約為 2 公尺。


▲被動式 Wi-Fi 採用 802.11b 通訊協定,因此相容市面上 Wi-Fi 裝置(圖片下方 WiLab_0000 即為被動式 Wi-Fi 裝置)。

當時的通訊並無法和現有 Wi-Fi 設備相容,僅是將 Wi-Fi 訊號轉換為電力,再額外以 1 組窄頻訊號溝通。近日華盛頓大學的研究人員,已經成功將溝通方式變更為符合 802.11b,相容市面上現有的 Wi-Fi 無線設備,1Mbps 連線速率耗電約 14.5μW、11Mbps 耗電量則約 59.2μW,並稱之為被動式 Wi-Fi(Passive Wi-Fi)。相較一般 Wi-Fi 設備省電 1 萬倍,與藍牙低功耗和 ZigBee 相比也省電 1 千倍。

傳輸距離上也有突破,已能夠在相距 100 英尺(約 30.5 公尺)的距離相互通訊,也可以在無障礙物或是穿牆環境中實作。如果未來此項技術能夠應用在物聯網裝置或是感測器上,相比開發新款通訊晶片,被動式 Wi-Fi 相容現有 Wi-Fi 標準可節省成本,802.11b 傳輸速度用來傳遞感測資訊或控制訊號也十分足夠。


▲被動式 Wi-Fi 影片介紹。

資料來源

Passive Wi-Fi: Bringing Low Power to Wi-Fi Transmissions

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