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功率技術/新能源  

免電池也能實現物聯網!

上網時間: 2014年08月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:物聯網  電池  華盛頓大學  連網  無線 

電池有時候是行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)研究人員想到了一個好主意:藉由從現有的廣播、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設備,不需要電池或電線就能連網的方法。

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,號稱是第一個能讓無電池裝置與Wi-Fi基礎設施連結的方案,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。

華盛頓大學表示,這種新技術需要克服的挑戰在於,傳統的低功率網路如Wi-Fi與藍牙,所消耗的能量是得以從電視廣播、蜂巢式網路或Wi-Fi發射器採集之能量的兩到三倍。Wi-Fi Backscatter這種通訊機制,能讓透過射頻供電的裝置透過反射(reflecting)或不反射來自Wi-Fi路由器的訊號,將資料編碼;現有的裝置與感測器能偵測到由那些反射所產生的Wi-Fi訊號強度變化。而因為Wi-Fi Backscatter只是反射、並非產生無線訊號,因此只需要不到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
美國華盛頓大學開發的Wi-Fi Backscatter技術示意圖

華盛頓大學電腦工程暨電子工程副教授Joshua Smith表示:「你可能會想,一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2.1公尺,這看起來似乎不那麼令人印象深刻,因此華盛頓大學的研究人員打算將通訊距離拉長到20公尺;該團隊也為該技術申請了專利,並打算成立一家公司來推廣。

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暨工程系副教授Shyam Gollakota表示:「要讓物聯網起飛,我們必須為可能達數十億台、嵌入在各種日常用品中的無電池裝置提供連結性。」

Gollakota指出:「我們現在可以讓裝置擁有無線連結功能,而且所消耗能量等級低於一般Wi-Fi裝置。」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,是只要透過軟體更新就能讓現有的家用無線路由器,擁有與其他家用智慧感測器、物聯網裝置通訊的功能,這大大降低了消費者佈署新技術的門檻。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Internet of Things: Batteries Not Required,by Jeff Bertolucci)





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