【導讀】位于美國艾摩斯特市的馬薩諸塞州大學(UMASS Amherst)的一個研究小組發(fā)明了一種新的無線電架構，只需在現(xiàn)有藍牙低功耗(BLE)無線電設備中增加幾個便宜的元件(與無源射頻識別(RFID)標簽中的類似)，就能將聯(lián)網(wǎng)設備的藍牙無線電部分擴展到三種工作模式：有源、無源和反向散射。它能夠極大地降低可穿戴設備和小型電池供電設備在與較大型電池供電設備(如智能手機或筆記本電腦)通信時的功耗。
圖1：Braidio功耗與電池大小成正比。
在美國計算機協(xié)會數(shù)據(jù)通信特殊興趣小組(SIGCOMM)會議上發(fā)表的論文《Bradidio：帶有非對稱能量預算的移動設備集成式有源無源無線電》（Braidio: An Integrated Active-Passive Radio for Mobile Devices with Asymmetric Energy Budgets）中指出，這種新的無線電架構允許設備在三種工作模式之間切換，可以只消耗與兩臺通信的設備之間檢測到的可用能量成正比的功率。
他們最初的研究是從分析商用RFID標簽閱讀器(用于閱讀無源標簽的反向散射閱讀器)開始的，通過在靈敏度方面的一些折衷，可以顯著簡化其架構，并提升其能效。
在合理的近距離(一米)內(nèi)，反向散射模式可以維持1Mbps的數(shù)據(jù)速率。隨著距離的增加，接收器反向散射模式支持的比特率將下降到100kbps和10kbps(分別在1.8m和2.4m處)。如果距離更長，具有改進藍牙功能的物聯(lián)網(wǎng)設備可以切換到無源接收器模式，在1Mbps速率下可以達到3.9m范圍，在100kbps速率下可達4.2m范圍。當距離超過6m時，兩臺設備都將切換到正常的BLE有源模式。
正是通過復用這三種模式，才使得兩臺設備能夠不斷地修正它們的通信機制，確保電池容量最低的設備能以最低的功耗實現(xiàn)最高的比特率。
馬薩諸塞州大學計算機科學系副教授Deepak Ganesan將這種交錯進行的多模式通信機制命名為Braidio，即“交替式無線電，braided radios”。
這幾種不同的模式可以讓兩臺設備以不對稱的功率模式進行通信，在發(fā)射器和接收器之間動態(tài)地分割通信功耗負擔，因為最小的設備一般要求最好的功率預算(雖然較大的設備在電池電量低時也可以提出同樣的要求)。
論文中描述的與功耗成比例的低功耗無線電對的發(fā)射器和接收器功耗比可以在1:2546到356:1之間變化，這是一個很大的動態(tài)范圍(7個數(shù)量級)，完全可以滿足不同設備之間寬范圍的功率預算要求。
圖2：各種商用設備在不同距離進行傳輸時采用Braidio和藍牙的性能增益比較。
研究小組還專門收集了具有不同電池容量的多種設備之間分別使用Braidio和普通對稱負載BLE傳輸時的性能增益數(shù)據(jù)。結果數(shù)據(jù)令人吃驚！
數(shù)據(jù)表明，“交替式無線電”在不同模式下的功耗在16uW與129mW之間，與藍牙相比，傳輸?shù)目偙忍財?shù)量增加了好幾個數(shù)量級。
圖3：分別用Braidio和藍牙進行傳輸獲得的性能增益比較(橫坐標上的設備傳輸數(shù)據(jù)到縱坐標上的設備時)
當兩臺通信設備電量差距很大時，采用Braidio的優(yōu)勢尤其明顯，因此與工作在完全有源模式時相比，它能夠使大多數(shù)能量受限的設備持續(xù)長得多的工作時間。
“我們正在保護相關的專利，并著手考慮IP許可問題。”Ganesan承認，不過這些研究人員還沒有確定的未來商業(yè)計劃。
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