Инженеры из Вашингтонского университета продемонстрировали систему Passive Wi-Fi, способную обмениваться информацией по беспроводной технологии, тратя на это в 10000 раз меньше энергии, чем обычные устройства. Система также в 1000 раз эффективнее современных чипов низкого энергопотребления, например Bluetooth Low Energy и Zigbee.
Технология в подробностях будет представлена на 13-м симпозиуме USENIX, посвящённом сетям и сетевым устройствам. Она уже названа в числе 10 прорывов 2016 года изданием MIT Technology Review.
«Мы хотели узнать, возможно ли добиться передачи WiFi, практически не потребляя энергию,- поясняет Шайам Голакота [Shyam Gollakota], ассистент-профессор университета. – Именно этого и достигает Passive Wi-Fi. Он потребляет в 10000 раз меньше, чем самое энергоэффективное устройство из имеющихся».
Технология пока умеет работать на скорости 11 mbps, что, конечно, меньше, чем максимальная скорость WiFi, но по крайней мере больше, чем Bluetooth. Она способна не только существенно увеличить драгоценное время работы от батареи смартфонов и других мобильных устройств, но и значительно приблизить наступление эры интернета вещей.
Достигается такая экономия разделением цифрового и аналогового модулей, необходимых для обработки сигналов WiFi. Энергоэффективный цифровой модуль остаётся на устройстве, а аналоговый используется один на всю сеть, и втыкается в розетку. Набор датчиков цифрового модуля отправляет информацию, просто отражая и поглощая сигнал от аналогового. При испытаниях было установлено, что набор WiFi датчиков может работать со смартфоном на расстоянии порядка 100 м.
«Вся сетевая работа и другие энергозатратные действия осуществляются одним устройством, подключённым к розетке,- поясняет Вамси Тала [Vamsi Talla], студент университета. – Пассивные устройства только отражают сигнал и создают таким образом пакеты WiFi, что является очень энергоэффективным способом передачи информации».
При этом получающиеся пакеты полностью совместимы с любым современным оборудованием, и для использования этой технологии не требуется особых устройств.
Устройствам для интернета вещей, умных домов и подобных проектов, в данный момент требуются свои коммуникационные платформы, поскольку WiFi достаточно прожорлив. В случае успешного внедрения подобной технологии все эти устройства смогут перейти на использование WiFi.
Комментарии (35)
UDiy34r3u74tsg34
29.02.2016 00:33Осталось сделать такое же для LTE и жизнь наладится.
Coriander
29.02.2016 03:36+2Чур с вами. Не хочется жить в городе, где LTE заряжается по воздуху. Предложенное решение — это беспроводная зарядка wifi за счёт wifi же излучения. Такой вот вариант PoE. А это значит, что wifi роутер должен жарить как микроволновка.
prospero78su
29.02.2016 14:14Вот я про это же подумал. Вспомнил институтский курс радиолокации и ослабление сигнала 10е-10. Мозги превратятся в яичницу с такими параметрами. И если честно, вообще не понял, на чём там экономия достигается?
Может кто даст толковое объяснение?Oxigenium
29.02.2016 16:54Всё таки нельзя забывать, что несмотря на то, что влияние электромагнитных волн на человека ещё до конца не изучено, сертификацию проходят все потребительские устройства, которые имеют мощность радиоизлучения ниже предельно допустимых. Эти значения же сами были выбраны с запасом и разнятся от страны к стране, в России, например, уровень предельно допустимого электромагнитного излучения занижен в 10 раз по сравнению с США. Такие рамки меня, например, предостерегают от паники и ношения шапочки из фольги.
Подробнее ознакомится с СанПиНом можно по этой ссылке:prospero78su
01.03.2016 11:04Я и не говорю, что там что-то вредное. Я говорю, про мощностные характеристики.
Выше уже приводилась ссылка на жучок Термена в посольстве США. Даже если такую схему взять, то получается явное снижение скорости передачи, и один активный передатчик всё-равно шпарит на полную катушку! При этом одновременная работа всех «жучков» исключается (из-за чего и падение скорости).
Где выигрыш по потребляемой мощности??? Может в оригинальном тексте ресь шла про ослабление отражённого сигнала по мощности в 10 тыс. раз? В такой вариант я поверю.
Arxitektor
29.02.2016 07:21После прочтения показалось что модуль в розетке ест за всех. ).
А так технология интересная. Даже видео поток пропихнуть можно. И применений много можно сделать полностью автономные датчики.
magamos
29.02.2016 08:52+6Технология несколько напоминает "жучок", установленный в феврале 1945 года в Посольство США:
Заголовок спойлера
«Златоуст» не нуждался в батарейках и действовал в полностью пассивном режиме – ни магнитных полей, ни собственных источников питания – ничего, что могло бы демаскировать устройство. Размещенный внутри какого-либо предмета, «головастик» приводился в действие микроволновым излучением от удаленного источника – сам генератор микроволновых волн мог находиться в любом месте в радиусе сотни метров. Под действием человеческого голоса изменялся характер колебаний резонирующей антенны — оставалось лишь принять отраженный «жучком» сигнал, записать его на магнитную ленту и расшифровать, восстановив исходную речь.
AlexanderS
29.02.2016 09:21а аналоговый используется один на всю сеть, и втыкается в розетку
Ну может не "втыкается", а "подключается"?
Alexeyslav
29.02.2016 09:49Другими словами, этот самый «аналоговый модуль» способен чувствовать каждый приёмник в радиусе действия поля… т.е. любое изменение ДН излучающей антенны, даже очень незначительное.
Следующий шаг — в роутеры встроят функцию объёмой охранной сигнализации и сейсмодатчика.
AndreyHenneberg
01.03.2016 09:06Идея сканирования пространства с помощью уже работающих в помещении и около него маршрутизаторов уже была, так что, да, осталось только встроить. Особенно, для этой технологии. И что-то мне подсказывает, что для это технологии это будет уже чисто программным решением, лишь бы мощности процессора и объёма ОЗУ хватало. Как бы в смартфоны такое встраивать не начали.
gapel
29.02.2016 10:55Это ж какая мощность излучения должна быть у передатчика? Его надо будет как базовую станцию — повыше? А он глушить другие точки не будет? Итого — ждем подробностей.
KbRadar
29.02.2016 12:45+1Больше похоже на очередной маркетинг. Чтобы сделать в 10 тысяч раз выше энергоэффективность передатчика вайфая надо всего лишь сделать его с КПД в сто-двести тысяч процентов. Для инженеров это сложновато пока, а вот для журналистов и маркетологов — раз плюнуть.
VanyaKokorev
29.02.2016 13:27Что такое КПД для передачи информации? Для блока питания понятно: отношение выходной мощности к потребляемой. А для передачи информации — гигабайты делим на ватты, или что?
Alexeyslav
29.02.2016 15:48Не в КПД дело, а в затраченных энергиях на передачу.
Классический WiFi — для передачи включается передатчик, модулируется несущая… вобщем потребляется 100мВт мощности для передачи данных.
А тут, понимаешь, придумали… вместо того чтобы излучать энергию берём зеркальце и пускаем зайчики… сколько нужно энергии в таком случае? Да практически нисколько… какая разница в затратах по сравнению с классикой? тысячи, десятки тысяч раз. И никакого обмана.
Скорей всего конечно для этого придется немного увеличить мощность. В идеале, чтобы покрыть расстояние в 100 метров нужна излучаемая мощность как для 200 метров(идеальное отражение сигнала, отсутствие сложной интерференции с исходящим сигналом). Вероятно поэтому пока осилили только 10Мбит максимум, и то вероятно не на 100 метрах а на 10.
GarryC
29.02.2016 13:29+1Фигня какая то. Может, все-таки, не из Вашингтонского университета, а из Нью-Йоркской академии наук ?
CyberAndrew
29.02.2016 14:14+1«Пассивные устройства только отражают сигнал и создают таким образом пакеты WiFi, что является очень энергоэффективным способом передачи информации» — что значит «отражают»? Как с помощью «отражения» можно создать пакет WIFI?
Alexeyslav
29.02.2016 16:49Как зеркало отражает свет, так и электрическая антенна может отразить электромагнитную волну, если её замкнуть. Так, к примеру, работают бесконтактные смарт-карты только делают они это с магнитным полем и рамочными антеннами, но ничто не мешает осуществить это при помощи обычных антенн — вопрос в эффективности такого отражения.
На классическом WiFi пакет отражением конечно не создашь, для этого нужно поле накачки со стороны роутера, которым будет манипулировать пассивный клиент.
И про энергоэффективность тоже не соврали, только это понятие применимо ТОЛЬКО к пассивному клиенту, а в целом по всей инфраструктуре эффективность передачи данных упадёт, т.к. дополнительно необходимо будет обеспечить поле накачки, да так чтобы можно было уловить его отражение за 100 метров.
Про эффективность отражения пока умолчим, но за примерами ходить далеко не нужно — не так давно по меркам истории пытались получить халявную энергию за счёт улавливания энергии мощных АМ-передатчиков радиостанций(100кВт-5МВт) при помощи больших антенн, так вот эти халявщики вполне ощутимо действовали на поле антенны, которое можно измерить по чём их и вылавливали.CyberAndrew
29.02.2016 21:21+1Я думал, что бесконтактные карты не отражают магнитное поле, а только запитываются от него и излучают свои собственные волны.
Ок, аналогия с зеркалом понятна, но до конца физику не понимаю. Ведь антенна это не совсем зеркало. Она представляет собой не плоскость, а отрезок провода. Как он может что-то отразить? И я так понимаю, он отражает только ту часть излучения, которая направлена на него, создавая как бы тень, так? И получатель сигнала может находиться только за зеркалом, чтобы почувствовать эту тень, или нет?CyberAndrew
29.02.2016 21:32Тьфу, насчет тени ошибся — не обязательно находиться в тени, антенна же не просто поглощает, а еще как бы переизлучает волну во всех направлениях. Это и называется отражением.
Непонятно только, как можно "замкнуть" антенну? Антенна же имеет только один вывод. А замкнуть можно две точки схемы.
Alexeyslav
01.03.2016 01:00Понимаю, в это очень трудно вникнуть вот так с ходу.
Антенна это не просто кусок провода, это волновод или математическая абстракция называемая длинной линией. Всё что происходит с антенной, надёжней всего выражать при помощи математики, а не физических явлений.
Антенна это двухполюсник, даже если на схеме её отображают одним проводом, на самом деле их два — всегда антенне есть противовес, например общий провод схемы. Иначе, как электрическая цепь она просто не будет работать. А в некоторых антеннах противовес тоже является рабочим элементом — например классическая «лесенка» на телевизионных ДМВ антеннах…
Бесконтактная карта взаимодействует со считывателем путём замыкания контурной катушки — она как бы принятую энергию сигнала загоняет обратно в контур, отражает назад. Но ток этот идёт в противофазе и подавляет исходное поле накачки, в контуре передатчика повышается ток — так он регистрирует ответ от карточки.
Примерно те же процессы происходят и с обычными антеннами, только действующим лицом выступает уже не магнитное а электрическое поле.
И хоть представляет она отрезок провода, но работает по всем законам длинных линий.
Вот только одно непонятно, как же они черт побери регистрируют ответ? Ведь в считывателе карт всё работает на пределе — и контура настроены в резонанс, и накачка довольно приличная а срабатывает такая карточка максимум в 5 сантиметрах от считывателя(обычно настраивают не более 5мм для карт СКД в целях безопасности). В этом видимо и есть фишка технологии.AndreyHenneberg
01.03.2016 09:27Думаю, дело в том, что для бесконтактных карт такая дистанция делается преднамеренно, к тому же магнитное поле в принципе работает на более короткой дистанции, если я не ошибаюсь. А если речь идёт об электромагнитном излучении, то получается эффект отражения. Выше писали о падении мощности сигнала в радиолокации. Всё правильно, но там своя специфика: самолёты, к примеру, не делают "зеркальными" для радиоволн, а военные так ещё и скрыть пытаются. Здесь же стремятся сделать ровно наоборот — хотят получить наиболее эффективное "зеркало", ещё и резонирующее на несущей.
Пока что пришла в голову мысль, что такая схема должна в телефон встраиваться не вместо, а в дополнение к обычному Wi-Fi, потому что смартфон иногда работает и вне инфраструктуры, а иногда и в качестве таковой и выдавать такую мощность для него будет расточительством. То есть, если есть такая асимметричная инфраструкрура — работаем в режиме "гелиографа", нет — включаем собственный "фонарик" или обычный Wi-Fi. Что мне интересно, так это будет ли такой "гелиограф" работать, если его засунуть в одно устройство с "фонариком"? То есть, если расстояние между ними, самое большее, 5 см.
yvm
29.02.2016 14:18Переизобрели NFC?
AndreyHenneberg
01.03.2016 09:34NFC работает через создание связи точка-точка через магнитное поле трансформатора. Потому и расстояние такое небольшое. А эти ребята, похоже, изобрели гелиограф :). Только "солнышко" работает от розетки.
Nubus
01.03.2016 08:46По поводу перевода. Учите системы мер! Вы уже сенсацию изобрели!
В оригинале:In real-world conditions on the UW campus, the team found the passive Wi-Fi sensors and a smartphone can communicate even at distances of 100 feet between them.
У вас:При испытаниях было установлено, что набор WiFi датчиков может работать со смартфоном на расстоянии порядка 100 м.
100 ФУТОВ ЭТО 30.5 МЕТРОВ!, или в 3 (!) раза меньше чем вы пишете.
Вот так у нас создаютса сенсации на ровном месте :(AndreyHenneberg
01.03.2016 09:38Ну, на деле, для квартиры или частного дома это будет в самый раз, учитывая сколько у меня сейчас видно активных точек в списке в смартфоне и ноутбуке. Я бы ещё и снизил мощность, а то местами, даже при хорошем сигнале, связь отваливается.
Fox_exe
Другими словами — теперь нужен только один приёмопередачтик, жрущий энергию, а остальные девайсы (В зоне его доступности) могут обойтись облегчённой версией с заниженным потреблением…
Тоесть потребление не столько занизили, сколько перенесли на один, отдельный, девайс?
arheops
Ну так этот девайс может быть за 50м от необходимого подключения. Технология, вобщемто, на грани фантастики. Можно все датчики в доме подключить по вайфай без проблем(правда, вопрос в стоимости решения)
toteKopf
Для умного дома идеальное решение, а вот для смартфона — под вопросом. Поддерживает ли такой передатчик обычный вай-фай, если вдруг отойдешь от «волшебного» и придешь в гости? или придется оборудовать двумя переключаемыми в таких случаях?
Sadler
В чём Вы видите проблему со стоимостью решения, если суть технологии лишь в разделении уже существующих компонентов на два отдельных устройства? Совокупная стоимость такой системы должна быть даже ниже обычных девайсов с Wi-Fi, т.к. вместо десятка аналоговых модулей будет только 1-2.
arheops
Новая технология. Как минимум. Плюс какието еще ухищрения же есть. Да и текущие вайфай передатчики для датчиков очень дороги, потому и используют простые передатчики. Для смартфонов скорее всего будет просто отключаемый усилитель.
Alexeyslav
Это неправильный перевод… маркетологи запутали мозги. Нет никаких двух отдельных устройств из одного. Аналоговая часть — это силовая часть инфраструктуры — передатчик волн, которые потом «цифровые части» будут отражать. Это не имеет ничего общего с настоящим полноценным WiFi на физическом уровне — общие только протоколы разграничения общей среды передачи данных(хотя какие там нафиг протоколы? Активное устройство только одно и оно контролирует эфир) и протоколы передачи данных.
У самого роутера, функционально самая важная часть это аналоговый тракт — мощный передатчик с антенной, поэтому его назвали аналоговой частью а так-то без цифровой части толку от него никакого не будет.
В цифровой части(клиенты) главную функциональную роль играет цифровая схема, которая принимает излучение и замыкает антенну искажая ДН роутера в нужные моменты времени, что фиксируется в роутере как ответ пассивной части инфраструктуры(клиента). Само собой без аналоговых цепей там тоже не обойтись, но играют они роль вспомогательную.
А на картинке, якобы разделение обычного WiFi на аналоговую и цифровую части несёт чисто маркетологический характер. А может просто артефакт перевода. Это разделение не имеет ничего общего с WiFi.
Nubus
Не так, перевод не точный. Специально для Alexeyslav
Они вынесли только модулятор сигнала. Если почитать оригинал: они вынесли только генератор общей частоты в отдельное устройство. Цифровые платы переизлучают данный сигнал с внутренней модуляцие в итоге выдавая полноценный Wi-Fi пакет на выходе и любое устройство их спокойно принимает. То есть вместо 10 антенных излучателей+Wi-Fi роутер у нас только роутер.
Alexeyslav
А цифровые платы к модулятору святым духом подключаются?
Что такое внутренняя модуляция? Без антенны устройство может быть подключено к роутеру только проводами… Но если так, то к чему пляски с какими-то отдельными модуляторами если есть привычный Ethernet…