gartner去年公布的新興技術週期圖顯示，2023年iot成為最被期待的新興技術，與之相關的iot平台同樣受到強烈的關注，未來5到10年iot技術將趨於成熟。到2023年聯網裝置的總數將達到甚至超過500億，物聯網將把家庭中的很多裝置囊括進來，其中小到智慧型恆溫器，可穿戴裝置名大到智慧型電冰箱……
而電池有時候是移動裝置與感測器的禍根，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)研究人員想到了乙個好主意：由從現有的廣播、電視以及其他無線訊號中採集能量，他們開發出一種能讓感測器、可穿戴式裝置等低能量裝置，不需要電池或電線就能連網的方法。
發射無線電波 從電波中「吸取」供電能源
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，只是更節能。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晶元，利用的是電磁的後向反射(wi-fi backscatter)通訊技術。當前的wifi技術通過消耗電力來提供訊號;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。
該專案研究人員瓦公尺思·塔爾拉(vamsitalla)稱：「採用passive wi-fi技術的裝置本身並不傳輸任何訊號，它只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乙個簡易裝置，用以傳送模擬波到passive wi-fi的感測器上。電量大部分耗費在該過程中，而感測器幾乎不耗費電量。
接下來，感測器會接受模擬波，然後進行數字轉換，生成wifi資料報。最後，裝置能以每秒11mbps的速度(快於藍芽，但慢於部分家庭寬頻)向手機或路由器傳送網路資料。
該低功耗wifi裝置，來自名為wi-fi後向散射(wi-fi backscatter)的新型通訊系統，該系統可使用無線電頻率作為電能**，未來甚至不再需要電池。
wi-fi無線充電 直接從空氣中獲取能源
在這種技術的幫助下，未來的物聯網裝置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」)系統，該技術讓我們可以通過wi-fi訊號為距離28英呎(約合8.5公尺)內的裝置充電。
這套系統由兩個部分構成，乙個是接收器(路由器)，以及乙個定製的感測器。「感測器的目標是收集rf(射頻)功率，並將其轉換為直流電源」該專案研究人員vamsi talla解釋道：「第二塊，就是我們的接收器，我們為其專門定製了乙個解決方案，利用軟體修正的方式，讓路由器成為乙個給力的電源，同時，也能扮演好傳統路由器的角色。」換句話說，你僅僅需要對傳統的wi-fi路由器進行公升級，讓資料傳輸和能源傳輸共存一體，互不干擾。或者，更準確地說，這項技術只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訊號為無電池裝置提供連網功能的方法;這種稱為wi-fi backscatter的技術，號稱是第乙個能讓無電池裝置與wi-fi基礎設施鏈結的方案，奠基於讓低功率裝置如溫度感測器從廣播、電視與無線訊號採集能量的較早期研究成果之上。
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，乙個低功率裝置怎麼可能造成無線訊號的微小變化?但如果你仔細觀察，會發現環境中所有wi-fi訊號的反射都有這種現象。」wi-fi backscatter可達到1kbps的通訊速率，裝置之間的距離最長可達20公尺，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。華盛頓大學電腦科學工程系副教授shyam gollakota表示：「要讓物聯網起飛，我們必須為可能達數十億臺、嵌入在各種日常用品中的無電池裝置提供鏈結性。」
新技術已走出實驗室 正探尋市場化機會
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**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裝置非常耗電，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」。
研究團隊對wi-fi充電系統進行了試驗，在20英呎(約合6公尺)、17英呎(約合5.18公尺)、28英呎(約合8.53公尺)三個距離上，分別對乙個溫度感測器、數位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訊委員會(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。如果這一限制得以放鬆，wi-fi充電系統必將為更多更大件的裝置服務。
目前，這種新技術早已走出了實驗室。華盛頓大學的研究團隊已經進行了實測，他們在美國西雅圖市的六所住宅內部署了無線充電系統，所使用的是華碩rt-ac68u路由器。值得一提的是，測試用的路由器都是些幾年前的老型號了，但這並沒有影響到實驗結果，實驗證明，這項技術已經完全可以投入使用。talla表示：「理論上說，這只不過是乙個韌體公升級。」他們需要和硬體製造商合作，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。
研究團隊已經建立了一家公司，希望將迄今為止掌握的wi-fi充電技術轉化為一款真正的產品投放市場。他們在市場化過程中，也看到了許多不足，需要進一步提公升。比如提高接收器效率，增加充電距離，以及通過**調整優化，讓路由器進一步完善公升級。
talla表示：「我們已經對外發布的研究成果，可以視為第乙個概念驗證(poc，即根據特定客戶的特定業務需求而設計的軟體、硬體原型的解決方案)。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制能夠放寬，一切將不再是問題，不過即便有所限制，這項技術也還是大有用武之地的。
雖然目前的wi-fi充電暫時還只能是「涓涓細流」並不能「勢如山洪」，但這仍然是乙個了不起的成就。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。
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