Es klingt fast zu schön um wahr zu sein: US-Forscher haben ein WLAN-System entwickelt, das so gut wie keine Energie von den teilnehmenden Geräten benötigt. Die Akkus von Handys, Tablet oder Computer werden selbst bei intensiver Datenübertragung kaum angezapft – und können dieses „passive“ Wi-Fi ohne spezielle Anpassung nutzen. Der Trick dahinter: Die stromhungrige Produktion des Trägersignals wird ausgelagert.
Die drahtlosen WLAN-Netze sind eine feine Sache: Sie erlauben den Datenaustausch und das Streamen ohne Mobilfunknetz, verbinden den Drucker ohne Kabelsalat mit dem Rechner oder ermöglichen die direkte Kommunikation zwischen Fernseher und Tablet. Der große Nachteil jedoch: Geräte, die ständig mit dem WLAN interagieren, verlieren schnell Energie. Die drahtlose Kommunikation saugt die Akkus relativ schnell leer.
10.000 Mal weniger Strom als herkömmliches Wi-Fi
Abhilfe haben nun vier Forscher der University of Washington in Seattle gefunden: Sie haben ein WLAN-System entwickelt, bei dem die Geräte-Akkus so gut wie keine Energie mehr verlieren. „Wir wollten sehen, ob wir Wi-Fi-Übertragungen mit so gut wie keinem Strom erreichen können“, erklärt Shyam Gollakota. „Das ist im Prinzip, was unser passives Wi-Fi liefert: Es kostet 10.000 Mal weniger Strom als das Beste, was es bisher gibt.“
Versuche auf dem Campus der Universität zeigen, dass die Reichweite ihres passiven Wi-Fi bei immerhin rund 30 Metern liegt. Das System überträgt dabei Daten mit einer Rate von 11 Megabit pro Sekunde. Das ist zwar weniger als beim herkömmlichen WLAN, aber immerhin elfmal höher als bei Bluetooth, so die Wissenschaftler.
Analog und digital getrennt
Erreicht haben die Forscher diese fast unglaubliche Einsparung durch eine geschickte Trennung von analoger und digitaler Technologie. Denn der digitale Teil der WLAN-Kommunikation ist bereits extrem energiesparend und kostet nur wenige Mikrowatt, der analoge Teil aber, der das Radiowellen-Trägersignal für die Datenübertragung produziert, ist enorm stromhungrig.
Bei neuen passiven WLAN werden diese analogen Funktionen aus Smartphone, Tablet und Co ausgelagert und von einem zentralen, direkt in die Steckdose gestöpselten Gerät übernommen. „Alle netzwerkenden, energieaufwändigen Funktionen werden von diesem Gerät geleistet“, erklärt Vamsi Talla. Dieses erzeugt das Trägersignal für die Datenkommunikation, die anderen Geräte im Netz brauchen dies nicht mehr.
Reflexion statt Neuproduktion
Ein Netz von Sensoren erzeugt dann aus dieser Trägerwelle die Datenpakete, indem sie das Signal einfach reflektieren oder absorbieren. Die von diesen Sensoren erzeugten Datenpakete können dann von jedem Handy oder Computer ganz normal empfangen, erkannt und verarbeitet werden. „Unsere Sensoren können mit jedem Router, Smartphone, Tablet oder anderen elektronischen Gerät kommunizieren“, erklärt Bryce Kellogg.
Der große Vorteil: Weil nicht jedes Gerät selbst die stromhungrige Trägerwelle erzeugen muss, sondern diese nur modifiziert, zapft dies den Akku kaum an. Das passive Wi-Fi kostet nur zwischen 15 und 60 Mikrowatt Strom, wie die Forscher berichten. Das sei sogar noch tausendfach weniger als Systeme wie Zigbee oder Bluetooth Low Energy.
Sinnvoll für das Internet der Dinge
Die Computerforscher sehen Anwendungen für das passive Wi-Fi im „Internet der Dinge“. Gerade für intelligente Haushaltsgeräte oder andere Elektronik in unserem Haushalt sei diese stromsparende Methode der Kommunikation besonders geeignet. „Zwar haben viele von ihnen bereits WLAN-Module, aber das ist nicht die beste Wahl“, erklärt Joshua Smith.
Einige Gerätehersteller haben daher stattdessen eigene, stromsparendere Kommunikations-Plattformen entwickelt. „Jetzt, wo wir Wi-Fi schon mit wenigen Dutzend Mikrowatt Strom erreichen können, könnte man WLAN für fast alles einsetzen“, so Smith. Das MIT-Magazin „Technology Review“ sieht die Erfindung der vier Forscher bereits als einen der technologischen Durchbrüche dieses Jahres. Ob sich das neue System aber tatsächlich durchsetzen wird, muss sich nun zeigen.
(University of Washington, 25.02.2016 – NPO)
