Passive Wi-Fi Forscher entwickeln Niedrigenergie-WLAN für das Internet der Dinge

Das Internet begleitet uns heute auf Schritt und Tritt: Über Smartphones und Tablets rufen wir unterwegs News-Feeds ab, Smart Home Geräte zuhause tauschen sich mit Webdiensten aus und sogar das Auto in der Garage holt sich die neuesten Stau- und Verkehrsinformationen aus dem globalen Netz. Ein Team der University of Washington hat jetzt Forschungsergebnisse vorgestellt, mit denen die Bedeutung von WLAN, vor allem für das Internet der Dinge, noch weiter wachsen könnte. Das neu-entwickelte passive WLAN-System verbraucht nur etwa ein Tausendstel des Stroms, der von bisherigen stromsparenden Funkprotokollen wie Bluetooth Low Energy oder ZigBee benötigt wird. Damit ist es perfekt für Smart Home-Komponenten geeignet, die kabellos über Akkus betrieben werden.

Neues Wi-Fi system mit geringem Energieverbrauch

10.000-fache Energieersparnis

In einem Blogeintrag kündigt die University of Washington die bahnbrechenden Forschungsergebnisse eines Teams von Computerwissenschaftlern und Elektroingenieuren an. Sie bewiesen, dass es technisch möglich ist, WLAN-Signale mit 10.0000-fach geringeren Energieaufwand zu übertragen als bisherige Standards benötigen. Selbst gegenüber heutigen stromeffizienten Funkprotokollen wie Bluetooth Low Energy oder ZigBee schneidet die neue WLAN-Technik sehr gut in Punkto Energieverbrauch ab. Eine wissenschaftliche Publikation, die diese Forschungsresultate genau beschreiben wird, soll im März 2017 auf dem 13. USENIX-Symposium zum Thema Design vernetzter Systeme und deren Umsetzung veröffentlicht werden.

WLAN wird bald energiesparender @ [ekaphon] stock.adobe.com

59,2 µW für 11 Mbps

Für ihre Forschung setzten sich die Wissenschaftler das Ziel, WLAN-Signale ohne jeden Energieverbrauch zu übertragen. Dieses Ziel wurde mit dem passiven WLAN-System fast erreicht. Das Team entwickelte Hardware-Prototypen, die alle vier 802.11b Bit-Raten unterstützen. Ein Empfang dieser passiven WLAN-Signale ist über handelsübliche Smartphones und WLAN-Chips bis zu einer Entfernung von bis zu etwa 30 Metern möglich. Die Signale bahnen sich ihren Weg zum Empfangsgerät auch dann, wenn dieses nicht in Sichtweite ist, überwinden also auch Barrieren wie Wände und andere Hindernisse. Eine 1 Mbps- beziehungsweise eine 11 Mbps-schnelle Übertragung verbraucht dann mithilfe des neuartigen WLAN-Chips gerade nur noch 14,5 respektive 59,2 µW.

Symbolbild: Passives WLAN @ [itestro] stock.adobe.com

Wie funktioniert passives Wi-Fi?

Im Grunde basiert die passive WLAN-Übertragung auf einem recht simplen Prinzip: stromintensive Aufgaben übernimmt ein einziges Gerät, das über die Steckdose mit Strom versorgt wird. Dieses wird durch passive Sensoren ergänzt, die praktisch keinen Strom verbrauchen, um mit Routern, Mobiltelefonen oder anderen Geräten zu kommunizieren. Bislang verfügten WLAN-Chips über ein digitales Basisband und ein analoges Hochfrequenzband. Während das digitale Basisband über die letzten Jahre immer weniger Strom für den Betrieb benötigte, blieb der Energiebedarf des analogen Hochfrequenzbands gleichbleibend hoch bei etwa 100 mW. Die Forscher der University of Washington haben dieses herkömmliche Chip-Design jetzt grundlegend überarbeitet. Das analoge Hochfrequenzband wird nicht mehr in jedes WLAN-Empfangsgerät verbaut, sondern nur noch in das Gerät, das mit der Steckdose verbunden ist. Das angeschlossene Gerät leitet die Hochfrequenz-Signale an den passiven WLAN-Chip, dieser spiegelt wiederum die Signale als WLAN-Informationen an das Endgerät des Nutzers, also beispielsweise an das Smartphone.

Wo findet die stromsparende WLAN-Technik Anwendung?

WLAN-Chips, die mit der stromsparenden, passiven Übertragungstechnik ausgestattet sind, könnten künftig in Sensoren für das Smart Home, in Smart Watches und anderen Wearables aber auch in Smartphones und Tablets verbaut werden. Mit dem Einzug des Internets der Dinge in unsere Wohnräume wird auch der Bedarf an stromsparenden WLAN-Chips wachsen. Über passives WLAN wird es Haushaltsgeräten, aber auch nicht-elektronischen Gegenständen wie zum Beispiel Stühlen, möglich sein, Informationen über das Netzwerk auszutauschen. Schon heute können die passiven Wi-Fi-Sensoren mit handelsüblichen Routern, Smartphones, Tablets und anderen Elektrogeräten per WLAN-Chip kommunizieren.

homeandsmart Redaktion Mariella Wendel

Studium Germanistik und Multimedia, zahlreiche Film- und Schreibprojekte, freie Autorin im Bereich Medizin, Pflege und Erlebnispädagogik. Stellt sich immer neuen technischen Herausforderungen. Kreativ und handwerklich geschickt. Heute Redakteurin bei home&smart. Mit Leidenschaft an der Entwicklung neuer Formate beteiligt. Lässt sich von Bedienungsanleitungen nicht aus der Ruhe bringen. Am Ende läuft alles rund.