神说要有网,要有物联网,要万物互联,让附在各种物体上的传感器都能把数据传输到网络上。但神也遇上了技术问题:现在WiFi、蓝牙、ZigBee等主流的无线联网方式,它们的功耗都太高了。使用这些技术的设备,还是得有电池供电才能跑,要用在真正的物联网设备中,其体型、成本和维护上都有压力。
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收/发端不对称的功耗需求
而所谓的无线电通讯,需要双边具备信息发出和接受能力,即必定包含发射和接受两个部分。接受部分的芯片得益于半导体工艺制程的进步,它们的功耗已经可以降得很低了。
但发射部分却一直居高不下,因为发射信号需要的能量就是那么多(信号太弱,别人就收不到了)——正常的wifi路由发出射频的功耗在0.1W左右。而手机发WiFi时,为了电池和发热的考量,会控制在25mW左右(终于知道为什么手机热点信号那么弱,而且还会让手机还那么热的原因了吧)。
因祸得福,“无源”射频芯片
信号发射端的功耗居高不下,这个“祸”反过来想其实也是个可以好好利用的条件:我们平时的wifi、蓝牙甚至可见光都是频率不同的无线电波,有规律的无线电信号可以传输信息,让它它们本身也是能量,被吸收之后也是能转化为电能的(就像太阳能板晒太阳)。
这也为下面会说到的被动传输技术(“无源”供电)立下了物理基础——只要信号发射芯片能耗足够低,从信号无线电上吸收的能量,就有可以让芯片即便没有电池也能再发一个信号出去。
Apple Pay苹果支付
事实上我们早就有类似的技术了——Backscatter Communication(背向散射通讯),不严谨地说就是被动通讯技术,当中的RFID射频技术早就被融入到公交卡、饭卡之中。
而最近Apple Pay、三星智付等功能用的NFC就是跑在13.56MHz,传输距离小于10cm的版本RFID射频技术,只要发射器提供的信号强度够,没有自带电源的芯片也能发出信号进行通讯。 |