只需在现有蓝牙低功耗 (BLE) 无线电(类似于无源射频识别 (RFID) 标签中的那些)中添加一些廉价组件,即可将互联网带入互联网。
器件可扩展至三种工作模式:主动、被动和反向散射。
马萨诸塞大学阿默斯特分校 (UMASS Amherst) 的一个研究团队发明了一种新的无线电架构,与智能手机或笔记本电脑等大型电池供电设备相比,该架构可以显着降低可穿戴设备和小型电池供电设备的通信成本。
这些研究人员发现,只需在现有的蓝牙低功耗 (BLE) 无线电中添加一些廉价组件(类似于无源射频识别 (RFID) 标签中的组件),连接设备的蓝牙无线电部分就可以扩展到三种操作模式:主动、被动和反向散射。
图 1:Braidio 功耗与电池容量成正比。
在 ACM 数据通信特别兴趣小组(SIGCOMM)会议上发表的论文(Braidio:一种用于具有不对称能量预算的移动设备的集成主动-被动无线电)中,这种新的无线电架构允许设备在三种工作模式之间切换,消耗仅与两个通信设备之间检测到的可用能量成正比的功率。
他们最初的研究从分析商用 RFID 标签阅读器(用于读取无源标签的反向散射阅读器)开始,通过在灵敏度上做出一些妥协,可以显着简化其架构,并提高其能源效率。
在合理的短距离(一米)内,反向散射模式可以维持 1Mbps 的数据速率。
随着距离的增加,接收器反向散射模式支持的比特率将下降至 kbps 和 10kbps(分别在 1.8m 和 2.4m 处)。
对于更长的距离,具有改进的蓝牙功能的物联网设备可以切换到无源接收器模式,在 1Mbps 速率下实现 3.9m 的范围,在 kbps 速率下实现 4.2m 的范围。
当距离超过 6m 时,两个设备都会切换到正常的 BLE 活动模式。
正是通过复用这三种模式,两个设备可以不断修改自己的通信机制,以确保电池容量最低的设备能够以最低的功耗实现最高的比特率。
马萨诸塞大学计算机科学副教授 Deepak Ganesan 将这种交错多模通信机制命名为 Braidio,代表“编织无线电”。
这些不同的模式允许两个设备以不对称功率模式进行通信,动态地分配发射器和接收器之间的通信功率负担,因为最小的设备通常需要最佳的功率预算(尽管较大的设备在电池电量不足时可以提出相同的请求) )。
论文中描述的功率比例低功耗无线电对,其发射机和接收机功耗比可以从1:到:1变化,这是一个很大的动态范围(7个数量级),完全宽范围的功率可以满足不同设备之间的预算要求。
图 2:针对各种商业设备在不同距离进行传输时使用 Braidio 和蓝牙的性能增益比较。
研究团队还专门收集了在不同电池容量的多个设备之间使用 Braidio 和普通对称负载 BLE 传输时的性能增益数据。
结果数据令人震惊!数据显示,“另类无线电”在不同模式下的功耗在16uW至mW之间,且与蓝牙相比,传输比特总数增加了几个数量级。
图3:使用Braidio和蓝牙进行传输所获得的性能增益对??比(当横坐标上的设备向纵坐标上的设备传输数据时)当两个通信设备之间的功率差距较大时,使用Braidio的优势尤其明显显而易见,因此它使大多数能源受限设备的运行时间比在完全活动模式下运行时要长得多。
“我们正在保护相关专利,并开始考虑知识产权许可问题。
” Ganesan 承认,但这些研究人员尚未确定未来的商业计划。