而電池有時候是移動設備與傳感器的禍根

，這種電源並不可靠，必須充電或是定期更換
，可能會成為物聯網（IoT）的最大弱點。為此美國華盛頓大學（University of Washington）研究人員想到了一個好主意：由從現有的廣播、電視以及其他無線信號中采集能量
，他們開發出一種能讓傳感器、可穿戴式設備等低能量設備，不需要電池或電線就能連網的方法。

　　

目前，國外媒體報道，美國華盛頓大學電子工程學院的學生們日前研發出了一種全新的WiFi技術，其最大特點是能耗不到當前WiFi的萬分之一。最重要的是，通過反向wifi技術還可以給大批量物聯網設備充電。該技術已被《麻省理工科技評論》（MIT Technology Review）提名為“2016十大科技突破”，並且已實際應用在華盛頓大學校園裏。

 

 

　　

這項技術名為“Passive Wi-Fi”（被動WiFi），與日常使用的路由器幾乎沒什麼兩樣，隻是更節能。例如，當前路由器的發射功率為100毫瓦，而Passive Wi-Fi路由器的發射功率僅為10~50微瓦，僅為萬分之一。

　　

新WiFi技術的工作原理類似於RFID芯片，利用的是電磁的後向反射（Wi-Fi backscatter）通信技術。當前的WiFi技術通過消耗電力來提供信號；而這項技術不同，它會選擇性地反射無線電波，還能從電波中“吸取”供電能量。

　　

該項目研究人員瓦米思·塔爾拉（VamsiTalla）稱：“采用Passive Wi-Fi技術的設備本身並不傳輸任何信號，它隻通過反射的方式生成數WiFi據包。因此
，這種一種能耗非常低的無線發射技術。”

　　

據研究人員介紹
，Passive Wi-Fi的工作分為三步：首先需要在牆上安裝一個簡易設備，用以發送模擬波到Passive Wi-Fi的傳感器上。電量大部分耗費在該過程中，而傳感器幾乎不耗費電量。

　　

接下來
，傳感器會接受模擬波，然後進行數字轉換，生成Wifi數據包。最後，設備能以每秒11Mbps的速度（快於藍牙，但慢於部分家庭寬帶）向手機或路由器傳送網絡數據。

　　

該低功耗wifi設備，來自名為Wi-Fi後向散射（Wi-Fi backscatter）的新型通訊係統，該係統可使用無線電頻率作為電能來源
，未來甚至不再需要電池。

　　

　　

在這種技術的幫助下，未來的物聯網設備可能將不再需要電池
，而是直接從空氣當中獲取能源。

　　

他們發明這項黑科技，被稱為“Wi-Fi無線充電”（“powerover Wi-Fi”）係統，該技術讓我們可以通過Wi-Fi信號為距離28英尺（約合8.5米）內的設備充電。

　　

這套係統由兩個部分構成，一個是接收器（路由器），以及一個定製的傳感器。“傳感器的目標是收集RF（射頻）功率
，並將其轉換為直流電源”該項目研究人員Vamsi Talla解釋道：“第di二er塊kuai
，就jiu是shi我wo們men的de接jie收shou器qi，我wo們men為wei其qi專zhuan門men定ding製zhi了le一yi個ge解jie決jue方fang案an，利li用yong軟ruan體ti修xiu正zheng的de方fang式shi
，讓rang路lu由you器qi成cheng為wei一yi個ge給gei力li的de電dian源yuan，同tong時shi
，也ye能neng扮ban演yan好hao傳chuan統tong路lu由you器qi的de角jiao色se。”換句話說，你僅僅需要對傳統的Wi-Fi路由器進行升級，讓數據傳輸和能源傳輸共存一體

，互不幹擾。或者
，更準確地說，這項技術隻是有效利用了路由器產生的既有電能。

　　

除了利用射頻做為電源
，華盛頓大學的工程師們也發現了重複利用現有Wi-Fi信號為無電池設備提供連網功能的方法；這種稱為Wi-Fi Backscatter的技術，號稱是第一個能讓無電池設備與Wi-Fi基礎設施鏈接的方案，奠基於讓低功率設備如溫度傳感器從廣播

、電視與無線信號采集能量的較早期研究成果之上。

　　

華盛頓大學表示
，這種新技術需要克服的挑戰在於
，傳統的低功率網絡如Wi-Fi與藍牙
，所消耗的能量是得以從電視廣播
、蜂窩網絡或Wi-Fi發射器采集之能量的兩到三倍。Wi-Fi Backscatter這種通訊機製，能讓透過射頻供電的設備透過反射（reflecting）或不反射來自Wi-Fi路由器的信號，將數據編碼

；現有的設備與傳感器能偵測到由那些反射所產生的Wi-Fi信號強度變化。而因為Wi-Fi Backscatter隻是反射、並非產生無線信號
，因此隻需要不到10mW的電量就能與連網設備溝通。

 

美國華盛頓大學開發的Wi-Fi Backscatter技術示意圖

　　

華盛頓大學計算機工程電子工程副教授Joshua Smith表示：“你可能會想
，一個低功率設備怎麼可能造成無線信號的微小變化？但如果你仔細觀察，會發現環境中所有Wi-Fi信號的反射都有這種現象。”Wi-Fi Backscatter可達到1kbps的通訊速率，設備之間的距離最長可達20米
，真是令人印象深刻。

　　

早在19世紀末20世紀初，知名發明家 Nikola Tesla就提出過無線供電技術，不過一直以來相關解決方案都無法取代隨處可見的AC電線
；而現今產業界也有許多廠商都在開發短距離的無線充電技術。華盛頓大學計算機科學工程係副教授Shyam Gollakota表示：“要讓物聯網起飛，我們必須為可能達數十億台、嵌入在各種日常用品中的無電池設備提供鏈接性。”

　　

Gollakota 指出：“我們現在可以讓設備擁有無線鏈接功能，而且所消耗能量等級低於一般Wi-Fi設備。”也參與Wi-Fi Backscatter研發的華盛頓大學電子工程博士生Bryce Kellogg表示
，該技術最大的優勢之一，是隻要透過軟件更新就能讓現有的家用無線路由器，擁有與其他家用智能傳感器、物聯網設備通訊的功能，這大大降低了消費者布署新技術的門坎。

　　

　　

 

Bryce Kellogg是華盛頓大學電子工程專業的一名博士生，同時也是Wi-Fi後向散射論文的聯合作者。他表示，這項技術擁有非常大的潛力。他表示
，傳統Wi-Fi設備非常耗電

，但Wi-Fi後向散射技術可以“大幅降低對於電池的依賴，甚至徹底消除對於電池的需要”。

　　

在後向散射設備鏈的另一端，Wi-Fi接入點可以通過軟件升級來和該技術進行協作，Kellogg說。“這也就意味著我們可以在房屋當中部署一套無需電池的傳感器或智能物聯網設備，然後通過現有的Wi-Fi路由器和它們進行通訊。”他說
，“這種方式打破了影響用戶采納物聯網設備的一個巨大障礙。”

　　

研究團隊對Wi-Fi充電係統進行了試驗，在20英尺（約合6米）
、17英尺（約合5.18米）
、28英尺（約合8.53米）三個距離上，分別對一個溫度傳感器、數碼相機還有充電電池成功進行了充電。如果你覺得這些玩意兒似乎有點小兒科，不要怪他們，要怪就怪美國聯邦通信委員會（FCC）好了，人家硬要規定，Wi-Fi路由器的輸出功率最高不得超過一瓦，理由嘛
，尚且不得而知。如果這一限製得以放鬆，Wi-Fi充電係統必將為更多更大件的設備服務。

　　

目mu前qian，這zhe種zhong新xin技ji術shu早zao已yi走zou出chu了le實shi驗yan室shi。華hua盛sheng頓dun大da學xue的de研yan究jiu團tuan隊dui已yi經jing進jin行xing了le實shi測ce
，他ta們men在zai美mei國guo西xi雅ya圖tu市shi的de六liu所suo住zhu宅zhai內nei部bu署shu了le無wu線xian充chong電dian係xi統tong
，所suo使shi用yong的de是shi華hua碩shuoRT-AC68Uluyouqi。zhideyitideshi
，ceshiyongdeluyouqidoushixiejinianqiandelaoxinghaole

，danzhebingmeiyouyingxiangdaoshiyanjieguo

，shiyanzhengming，zhexiangjishuyijingwanquankeyitourushiyong。Talla表示：“理論上說，這隻不過是一個固件升級。”他們需要和硬件製造商合作
，雖然當前還沒有談成交易，不過團隊也正努力探尋市場化的機會。

　　

研究團隊已經創建了一家公司
，希望將迄今為止掌握的Wi-Fichongdianjishuzhuanhuaweiyikuanzhenzhengdechanpintoufangshichang。tamenzaishichanghuaguochengzhong
，yekandaolexuduobuzu
，xuyaojinyibutisheng。birutigaojieshouqixiaolv，zengjiachongdianjuli，yijitongguodaimatiaozhengyouhua，rangluyouqijinyibuwanshanshengji。

　　

Talla表示：“我們已經對外發布的研究成果，可以視為第一個概念驗證（POC
，即根據特定客戶的特定業務需求而設計的軟件、硬件原型的解決方案）。但這並不是最佳解決方案，我們正在積極研究，力圖讓該技術表現得更為成熟。”

　　

另外
，研究團隊也在考慮市場問題
，想要更好地適應工業和商業領域的需求。當然了，如果美國FCC對於路由器輸出功率的限製能夠放寬
，一切將不再是問題，不過即便有所限製，這項技術也還是大有用武之地的。

　　

雖然目前的Wi-Fi充電暫時還隻能是“涓涓細流”並不能“勢如山洪”，但這仍然是一個了不起的成就。忘了背插充電器，還有電池組什麼的吧，我們需要的電能就在身邊，我們已經找到利用它們的方法， Wi-Fi無線充電就在眼前。