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新技術可以讓移動設備“借用”其他設備的電量

2016-09-01
来源:《環球科學》

  計算機科學家發明了一種新的無線電技術,它能夠讓小型移動設備利用附近大型設備的電池能量進行通信。(原標題:新通信技術可以讓移動設備“借用”其他設備的電量)

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  最近在美國計算機協會(Association for Computing Machinery)數據通信專業組(SIGCOMM)會議上,美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校(University of Massachusetts Amherst)的一個計算機科學家團隊介紹了一種新的無線電技術。該技術能夠讓小型移動設備利用附近大型設備的電池能量進行通信。該團隊的負責人是Deepak Ganesan教授。

  Ganesan和信息與計算機科學學院的研究生Pan Hu,Pengyu Zhang以及Mohammad Rostami設計了一種無線電原型機,並正在對其進行測試。這種無線電能夠延長市面上常見的小型設備的電池壽命,比如健身追蹤器和智能手表。他們希望能夠用“能量減 負”技術來使這些設備在未來變得更加迷你和輕巧。

  Ganesan和同事把這個新技術取名為Braidio,意為“無線電辮帶”(braid of radios)。他表示,在某些情況下這種技術能夠將電池壽命延長數百倍。

  據他所說,移動設備的電池大小和移動設備本身的大小成正比。設備越大,電池也越大。筆記本電腦的電池大小差不多是健身追蹤器的1000倍,智能手表電池的100倍,普通手機電池的10倍。

  但是,這些設備卻無法利用這種差異。Ganesan舉例子說:“雖然你的智能手機電量還很多,但你的智能手表無法通過利用其中的電力。”

  “計算能力相對有限的個人電腦可以把儲存和計算任務交給被資源豐富的雲端來完成,對這件事我們已經習以為常,”他補充道,“同樣的道理,移動設備也應該可以把它們通信時的能量消耗轉嫁給那些儲存了更多能量的設備。”

  在會議上介紹的論文中,這些研究人員稱他們已經向解決上述問題邁近了一大步。他們設計出了一種無線電技術,這種技術能夠將把消耗能量的負擔轉移到附近的大型設備上,實際上,這使得設備大小和電池消耗均與電池的大小成正比。

  那么他們是怎么做到這點的呢?他們改良了藍牙這種常見的無線電技術,使其能夠和射頻識別(RFID)具有類似的功能。RFID這種無線電技術是非對稱的,也就是說閱讀器完成大部分工作,並且負擔大部分的通信能量,而標簽(通常植入在小型設備或是物體上)則是功耗極低的。

  當設備電量充足時,Braidio的工作原理和標准藍牙無線電差不多;但是當電量不足時,它就能像RFID一樣工作,在有需要的時候將能耗轉嫁給具有更大電池的設備。研究人員解釋道,因此當智能手表和智能手機具備Braidio的時候,它們能夠協作,按存儲電量比例分擔通信所需的能量。

  Hu表示,他們的Braidio測試結果顯示,當一個具有較小電池的設備向一個具有較大電池的設備發送訊號的時候,Braidio比藍牙技術的電池壽命長接近400倍多,因為小型設備的電池電量持續時間更長了。

  “需要明確的是,我Z們的成果僅僅包含通信或數據傳輸消耗的能量,”Hu補充道,“如果無線電信號來自某個攝像頭,而它使用傳感器時消耗了數百毫瓦電力,那顯然傳感器消耗的電力才是總能耗的大頭,用本技術進行無線電優化的收益就微不足道了。”

  該團隊對Braidio無線電頻率的前端的設計使其可以在不同的模式下運行,所耗費的電力僅相當於一個藍牙無線電,而且用的都是簡單便宜的部件。

  他們還設計了一些能夠監測發射機和接收機通道和能量的算法,這些算法能夠讓它們在不同模式間靈活切換,在不犧牲數據流量的前提下完成耗電量與設備電量成正比的通信。研究人員相信,通過進一步的優化,Braidio以及類似的無線電能夠變得更小更有效率,適應大眾市場的需求。

  Ganesan 表示,類似Braidio 的技術開啟了一個移動設備及可穿戴設備設計的新思路。“可穿戴設備因為要保證足夠長的電池壽命因而顯得很笨重,”他表示,“但是或許這種能量減負技術能夠改變這種趨勢,讓更輕薄的設備面世。”

  翻譯:徐寒易

[责任编辑:郑婵娟]
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