用低99%的电量传输高清视频的技术可以提高智能家庭的视力

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这些天,每个人似乎都坚持在家里到处安装摄像头,这似乎与持续的隐私危机不协调——但这是另一篇文章。今天,我们要讨论的是如何在不消耗小电池的情况下,让这些摄像头无线发送高清视频信号。一项新技术使得视频发送效率提高了99%以上,这可能使得电池完全没有必要。

智能家庭或可穿戴设备中的摄像头需要传输高清视频,但处理视频和通过Wi-Fi传输编码数据需要耗费大量电能。小型设备留给电池的空间很小,如果它们一直在充电,就必须频繁充电。谁有时间这么做?

这个新系统背后的想法是由华盛顿大学的一个团队创造的,该团队由多产的研究者Shyam Gollakota领导,它与现在的其他系统没有本质上的不同。低数据速率的设备,如数字温度计或运动传感器,可以使用一种叫做反向散射的东西来发送由几个字节组成的低功率信号。

反向散射是一种发送信号的方式,它只需要很少的能量,因为真正传输能量的不是传输数据的设备。一个信号从一个来源(比如路由器或电话)发出,另一个天线本质上反映了这个信号,但会对其进行修改。例如,通过让它闪烁,你可以表示1和0。

UW的系统将摄像头的输出直接连接到天线的输出上,因此像素的亮度直接与反射信号的长度相关。短脉冲表示暗像素,长脉冲表示亮像素,最长脉冲表示白色。

该团队对视频数据进行了一些巧妙的操作,减少了发送完整视频帧所需的脉冲数量,从像素之间共享一些数据到使用“之字形”扫描(从左到右,然后从右到左)模式。为了获得颜色,每个像素需要连续发送其颜色通道,但这也可以进行优化。

视频的组装和渲染是在接收端完成的,例如在手机或显示器上,那里的电量更充足。

最后,一个60FPS的全彩高清信号可以用不到1瓦的功率发送,而一个更温和但仍然非常有用的信号——比如720p 10FPS——可以用不到80毫瓦的功率发送。这是一个巨大的减少功率draw,主要实现消除整个模拟到数字转换器和片上压缩。在这些级别上,你基本上可以直接从空中获得所需的所有能量。
他们用现成的组件组装了一个演示设备,但如果没有定制的芯片,就无法实现这些功能

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微瓦特功率;尽管如此,这项技术还是如所描述的那样工作。这个原型帮助他们确定在一个专用设备中需要哪种类型的传感器和芯片封装。

当然,这将是一个坏主意,只是爆炸视频帧到以太没有任何压缩;幸运的是,数据编码和传输的方式可以很容易地修改,使其对观察者来说毫无意义。实际上,你只需要在传输前添加一个两个设备都知道的干扰信号,然后接收器就可以减去它。

视频是该团队想到的第一个应用,但他们高效、快速的反向散射传输技术没有理由不能用于非视频数据。

这项技术已经授权给了Jeeva Wireless公司,这是一家由华盛顿大学研究人员(包括Gollakota)不久前创立的初创公司,该公司已经在研究另一种低功耗无线设备的商业化。你可以在他们的论文中阅读关于这个新系统的细节,该论文在上周的网络系统设计和实现研讨会上发表。

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