PoWiFi: k napájení zařízení bude stačit Wi-Fi

  • Power Over Wi-Fi je technologie pro napájení energeticky nenáročných zařízení
  • Funguje se standardními routery, které máte doma
  • Bude to budoucnost napájení miliard zařízení internetu věcí?

Od internetu věcí tedy všemožných zařízeních napojených na internet, která budou všude kolem nás, se očekává obrovský rozmach. Napájení miniaturních zařízení je ale stále problém a zdá se, že by to mohla jednoduše vyřešit energie z běžné Wi-Fi, která je rozšířená takřka ve všech domácnostech, podnicích a řadě veřejných míst.

Energie z Wi-Fi a nevyužitých kanálů

Už minulý rok se objevily první zmínky a testování potenciálu, který nabízí signál Wi-Fi s možností využití pro přenos energie. I když se jedná o malé množství energie, elektronika je stále úspornější, takže to rozhodně dává smysl do budoucna.

Inženýři z univerzity ve Washingtonu ale podrobně představili hotový a funkční prototyp systému s označením PoWiFi – Power Over Wi-Fi, který využívá právě tohoto principu. Vyvinutá technologie řeší problémy, jak efektivně přenášet a využít energii i na větší vzdálenosti a také to, aby nedocházelo k rušení stávajícího signálu Wi-Fi.

Jak je dnes běžné, v domácnosti a na dalších místech máme Wi-Fi routery se specifikovaným maximálním výkonem, které dokáží pracovat na několika různých kanálech, které se mírně liší dle země. V rámci spojení s notebookem, tabletem nebo mobilním telefonem se ale vždy používá pouze jeden kanál. Routery mají obvykle automatickou detekci rušení a využívají tak kanál, který je aktuálně volný a ostatní nepoužívá. Samozřejmě to trochu přináší komplikace v zarušených místech jako jsou panelové domy a podobně, ale na dynamickou změnu kanálu jsou přizpůsobené jak routery, tak i zařízení.

Technologie PoWiFi využívá pouze nepoužívané a volné kanály, takže takřka vůbec neruší a tedy nezpomaluje standardní signál Wi-Fi v rámci frekvence 2,4 GHz, který je používán na bezdrátové spojení mezi zařízeními.

Standardní router s upraveným firmwarem

Výhodou technologie PoWiFi je využití běžných routerů, které má každý z nás doma. Není tak potřeba žádný specializovaný hardware nebo antény pro vysílání, je ale nutné firmware routeru upravit tak, aby fungoval právě pro PoWiFi.

Klepněte pro větší obrázek
K využití PoWiFi lze použít běžný router, jen je potřeba upravit firmware

Pro maximální využití vysílané energie z antény inženýři používají „power“ pakety, které jsou v této verzi prototypu chytře rozdělené a vysílané na třech volných kanálech, které se nepřekrývají. K testování a vývoji technologie inženýři používali routery s čipsetem Atheros (Asus RT-AC68U), který je poměrně rozšířený.

Kamera i teplotní senzor ve vzdálenosti i osmi metrů

Ke sběru energie už je ale potřeba speciální hardware a anténa, což musí být součástí případného zařízení. Inženýři vytvořili dvě taková zařízení – jednoduchou kameru a teplotní senzor. Obojí bylo připojené k anténě přizpůsobené pro snímání zmíněných power packetů v rámci několika proměnných kanálů současně.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázky různých zařízení, která využívala napájení přes Wi-Fi

Zařízení byla bez baterie nebo i ve verzi s miniaturní integrovanou baterií (například 1 mAh, 3 V), která se přes zmíněné power pakety postupně nabila k tomu, aby na potřebnou dobu oživila danou elekroniku a senzor. V této fázi tak není možné neustále napájet ani senzory typu jednoduché kamery nebo teplotního senzoru. Na vzdálenost 60 cm bylo dosaženo 100 mikrowattů, ve vzdálenosti tří metrů už pak pouze 10 mikrowattů. Pokud jde o nějaké srovnání, podobnou energii by byla schopná dodávat baterie v chytrých hodinkách i po dobu několika let. V reálném testováním s miniaturní kamerou bylo vyzkoušena i vzdálenost pěti metrů, přičemž v takovém případě trvalo nabití miniaturní baterie a vytvoření jednoho snímku přes půl hodiny. Při vzdálenost osmi metrů to už bylo 2,6 hodiny.

Klepněte pro větší obrázek
Doba nabíjení se značně liší se vzdáleností, podobně jako je to u rychlosti

Rozhodně tak nelze počítat s tím, že pomocí Wi-Fi budeme v nejbližší době napájet tablety a podobně, ale minimálně z počátku může jít o ty nejmenší senzory a nejúspornější elektroniku a postupně se možná dočkáme stále pokročilejších systémů, které si s takovou energií vystačí. Nesmíme totiž zapomínat, že spotřeba se u elektroniky velmi rychle snižuje díky Moorovu zákonu, takže je to jen otázka času.

Otestováno v reálných podmínkách

Hlavní předností PoWiFi je i to, že inženýři vše otestovali i v reálných podmínkách běžných bytů, kde v rámci kombinace routeru s upraveným firmwarem a zmíněných senzorů sledovali, jaké bude reálné chování PoWiFi při běžném používání internetu a okolních sítí Wi-Fi.

Po 24hodinovém testování a analýze nasbíraných dat zjistili, že rychlost používané Wi-Fi je ovlivněna jen minimálně a vzhledem k tomu, že počítali i s okolním rušením jiných sítí Wi-Fi, nebyly problémy ani v oblasti více routerů zároveň.

Klepněte pro větší obrázek
Prototyp USB přijímače s 2 dBi anténou pro využití PoWiFI, se kterým došlo k nabití chytrého náramku

Vytvořili také speciální USB konektor s přijímací anténou, do kterého zapojili chytrý sportovní náramek Jawbone UP24 a umístili vše velmi blízko k routeru na vzdálenost 5 až 7 cm. V takovém případě byla baterie v chytrém náramku nabitá na 41 % za přibližně 2,5 hodiny. To už není tak špatné použití, byť to vyžaduje použití routeru jako místa, kam by se třeba taková zařízení odkládala. Sice jsou pro takové případy vytvořené už efektivnější systémy bezdrátového napájení, ty ale vyžadují ještě větší blízkost a jde také o specializované podložky a hardware, který se musí koupit. S PoWiFi stačí blízkost klasického routeru.

Vzhledem k tomu, že má router doma asi každý z nás, lze si takové použití coby místa, na které by se umísťovala třeba nositelná elektronika, docela dobře představit. Router by tak zároveň sloužil jako bezdrátová nabíječka pro podporovaný hardware, byť zatím se značným omezením z pohledu výkonu.

Podrobné informace o technologii PoWiFi najdete v oficiálním finálním materiálu (PDF) a tvůrci budou o technologii prezentovat v prosinci na konferenci CoNEXT. PoWiFi rovněž získalo ocenění od Popular Science za revoluční technologii tohoto roku.

70 komentářů

Nejnovější komentáře

  • baytik 24. 11. 2015 10:13:51
    Obavam se, ze pouzitelnejsi jsou i solarni panely v cinskych kalkulackach...
  • Andrew_007 22. 11. 2015 16:40:23
    Takže v paneláku na sídlišti si toho asi moc nenabiju, co? Pokud to...
  • Lukáš Černý 22. 11. 2015 15:09:15
    S takovýma výkonama je to opravdu naprosto nanic - buď bude lepší tam dát...

Určitě si přečtěte


Nejlepší programy pro střih videa na doma: 10 video editorů, ze kterých si vyberete

Nejlepší programy pro střih videa na doma: 10 video editorů, ze kterých si vyberete

** Adobe Premiere Pro ani Final Cut se pro běžné uživatele příliš nehodí ** Programy na domácí střih většinou stojí do dvou tisíc ** V desítce nejzajímavějších najdete i 3 videoeditory dostupné zdarma

19.  9.  2016 | Stanislav Janů | 37

Pojďme programovat elektroniku: Vyzkoušíme IR, ovládneme světýlko přes Bluetooth a vyšleme zprávu na sto metrů

Pojďme programovat elektroniku: Vyzkoušíme IR, ovládneme světýlko přes Bluetooth a vyšleme zprávu na sto metrů

** Budeme odposlouchávat IR ovladač klimatizace ** Vyrobíme laciný rádiový vysílač ** Vyzkoušíme komunikaci pomocí Bluetooth a v pásmu 433 MHz

21.  9.  2016 | Jakub Čížek | 18

Vymazat se z internetu není možné, velkou část osobního obsahu však odstranit můžete

Vymazat se z internetu není možné, velkou část osobního obsahu však odstranit můžete

** Online stopy i se svým jménem zanechá většina uživatelů internetu ** Jejich smazání nikdy nebude stoprocentní ** Poradíme, jak odstranit jejich větší část

20.  9.  2016 | Stanislav Janů | 21

Zoner Photo Studio X: Umí vrstvy, vyrobí fotoknihu a získáte jej za roční paušál

Zoner Photo Studio X: Umí vrstvy, vyrobí fotoknihu a získáte jej za roční paušál

** Je to největší aktualizace za poslední roky ** Konečně umí vrstvy, vyrobí fotoknihu i obraz ** Nově pouze jako předplatné s průběžnými upgrady

19.  9.  2016 | Jakub Čížek | 66


Aktuální číslo časopisu Computer

Srovnání výhodných 27" monitorů

Velký test levných rychlých routerů

Jak nastavit Android, aby vás nesledoval

45 podrobných testů a recenzí