ACM通信
研究突出了
技术视角:Wi-Fi提供电力的力量
在20世纪90年代末，微处理器、无线网络接口和传感器的成本迅速下降，促使一些研究人员提出了一个强大的愿景:微型的、无线连接的计算机化传感器可以像智能尘埃一样散落在各地，这些“微粒”将自我组织成一个网络，使我们能够将智能编织到物理世界中。1，2这将使我们能够智能地控制各种各样的物理系统，使它们更高效，更少耗电，更能响应人类的需求。例如，我们可以降低建筑取暖和照明的成本，只向有人居住的房间提供这些服务;可以测量地震带的每一次震动，预测大地震;或者可以让计算机感知血糖水平并控制胰岛素泵，让糖尿病患者的生活更愉快。成千上万的研究人员受到这一愿景的启发，在这些“无线传感器网络”的许多方面进行研究，使这成为一个丰富的科学研究领域。
然而，无线传感器网络的一个方面阻碍了我们实现这一强大的愿景。这是为传感器微粒提供电力的需要。事实证明，用电池为传感器供电会使传感器体积大、价格昂贵、笨重。它们不是被风吹散，而是需要非常小心地放置，以便电池可以不时地更换，这样能源就不会浪费在昂贵的无线分组传输上。这大大缩小了无线传感器网络的范围，使其成为一种比人们预期的更小众的技术。
尽管遇到了挫折，一小群研究人员仍然坚持最初的设想。他们的攻击路线一直是利用能量收获即从环境中收集能量。方法包括使用微小的光伏板来收集光，压电晶体来收集振动，以及天线来从无线电和电视信号中收集微量的能量。然而，这些方法取得了有限的成功，因为仅依靠能量收集的传感器不能保证在它们需要的时候接收到能量:它们可能在黑暗中，在无振动的环境中，或在具有静止电磁波谱的偏远地区。
在塔拉等人接下来的论文中，作者将这个问题颠倒过来。他们不是专注于能量收集，而是专注于无线能量传输。在他们的方法中，一个传感器微粒收集由专用电源无线传输的能量。就其本身而言，这并不特别新颖，因为它已被射频识别(RFID)系统使用多年。这篇论文的巧妙之处在于，作者使用无处不在的Wi-Fi设备来提供和收集射频能量。更具体地说，他们修改了标准的Wi-Fi芯片组，以传输特殊的电源数据包，这些数据包可用于向微尘传输电力。此外，为了防止微粒(与天线耦合的电容器)上的能量收集器因自放电而损失能量，他们在多个Wi-Fi通道上发送功率包。它们还使用一个巧妙选择的功率包传输时间表，以确保功率包对到其他节点的数据传输的影响最小。
下面这篇论文的巧妙之处在于，作者使用无处不在的Wi-Fi设备来供应和收集射频能量。
最终的结果是，他们的系统可以无线传输功率传感器，如摄像头和温度探头，发射器使用普通Wi-Fi芯片组，接收器使用定制硬件。它们还可以通过空气对标准电池进行无线涓滴充电。
虽然这是迈向无线传感器网络最初愿景的一大步，但不幸的是，最终愿景仍然遥不可及。Wi-Fi天线有几厘米长，这使得传感器不太像灰尘。使用这种方法可以传输的功率范围也相当小，不到几米。此外，以这种方式供电的传感器最多只能在几十赫兹的频率下工作。毫无疑问，这些限制将在未来几年被克服。
尽管这篇文章没有传达无线传感器网络的最初愿景，但它仍然非常值得一读，如果只是作为横向思考的练习的话。它挑战了我们对Wi-Fi作为数据传输技术的传统看法，并表明Wi-Fi也可以用来传输电力，这是一个相当令人惊讶的观察结果。也许它也会激励你以非常规的方式使用标准技术?
参考文献
1.埃斯特林等人。用无线传感器网络检测世界。在2001年IEEE声学、语音和信号处理国际会议论文集，第4卷。
2.卡恩，j.m.，卡茨，R.H.和皮斯特，KSJ。下个世纪的挑战:“智能尘埃”的移动网络。在五人会议记录th年度ACM/IEEE移动计算与网络国际会议。ACM, 1999年。
数字图书馆是由计算机协会出版的。版权所有©2017 ACM, Inc.
没有发现记录