計(jì)算機(jī)科學(xué)家發(fā)明了一種新的無(wú)線電技術(shù)，它能夠讓小型移動(dòng)設(shè)備利用附近大型設(shè)備的電池能量進(jìn)行通信。
最近在美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（Association for Computing Machinery）數(shù)據(jù)通信專業(yè)組（SIGCOMM）會(huì)議上，美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)介紹了一種新的無(wú)線電技術(shù)。該技術(shù)能夠讓小型移動(dòng)設(shè)備利用附近大型設(shè)備的電池能量進(jìn)行通信。該團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人是Deepak Ganesan教授。
Ganesan和信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的研究生Pan Hu，Pengyu Zhang以及Mohammad Rostami設(shè)計(jì)了一種無(wú)線電原型機(jī)，并正在對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。這種無(wú)線電能夠延長(zhǎng)市面上常見(jiàn)的小型設(shè)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(fù)”技術(shù)來(lái)使這些設(shè)備在未來(lái)變得更加迷你和輕巧。
Ganesan和同事把這個(gè)新技術(shù)取名為Braidio，意為“無(wú)線電辮帶”（braid of radios）。他表示，在某些情況下這種技術(shù)能夠?qū)㈦姵貕勖娱L(zhǎng)數(shù)百倍。
據(jù)他所說(shuō)，移動(dòng)設(shè)備的電池大小和移動(dòng)設(shè)備本身的大小成正比。設(shè)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(jī)電池的10倍。
但是，這些設(shè)備卻無(wú)法利用這種差異。Ganesan舉例子說(shuō)：“雖然你的智能手機(jī)電量還很多，但你的智能手表無(wú)法通過(guò)利用其中的電力。”
“計(jì)算能力相對(duì)有限的個(gè)人電腦可以把儲(chǔ)存和計(jì)算任務(wù)交給被資源豐富的云端來(lái)完成，對(duì)這件事我們已經(jīng)習(xí)以為常，”他補(bǔ)充道，“同樣的道理，移動(dòng)設(shè)備也應(yīng)該可以把它們通信時(shí)的能量消耗轉(zhuǎn)嫁給那些儲(chǔ)存了更多能量的設(shè)備。”
在會(huì)議上介紹的論文中，這些研究人員稱他們已經(jīng)向解決上述問(wèn)題邁近了一大步。他們?cè)O(shè)計(jì)出了一種無(wú)線電技術(shù)，這種技術(shù)能夠?qū)严哪芰康呢?fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移到附近的大型設(shè)備上，實(shí)際上，這使得設(shè)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(diǎn)的呢？他們改良了藍(lán)牙這種常見(jiàn)的無(wú)線電技術(shù)，使其能夠和射頻識(shí)別（RFID）具有類似的功能。RFID這種無(wú)線電技術(shù)是非對(duì)稱的，也就是說(shuō)閱讀器完成大部分工作，并且負(fù)擔(dān)大部分的通信能量，而標(biāo)簽（通常植入在小型設(shè)備或是物體上）則是功耗極低的。
當(dāng)設(shè)備電量充足時(shí)，Braidio的工作原理和標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙無(wú)線電差不多；但是當(dāng)電量不足時(shí)，它就能像RFID一樣工作，在有需要的時(shí)候?qū)⒛芎霓D(zhuǎn)嫁給具有更大電池的設(shè)備。研究人員解釋道，因此當(dāng)智能手表和智能手機(jī)具備Braidio的時(shí)候，它們能夠協(xié)作，按存儲(chǔ)電量比例分擔(dān)通信所需的能量。
Hu表示，他們的Braidio測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)一個(gè)具有較小電池的設(shè)備向一個(gè)具有較大電池的設(shè)備發(fā)送訊號(hào)的時(shí)候，Braidio比藍(lán)牙技術(shù)的電池壽命長(zhǎng)接近400倍多，因?yàn)樾⌒驮O(shè)備的電池電量持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)了。
“需要明確的是，我Z們的成果僅僅包含通信或數(shù)據(jù)傳輸消耗的能量，”Hu補(bǔ)充道，“如果無(wú)線電信號(hào)來(lái)自某個(gè)攝像頭，而它使用傳感器時(shí)消耗了數(shù)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(shù)進(jìn)行無(wú)線電優(yōu)化的收益就微不足道了。”
該團(tuán)隊(duì)對(duì)Braidio無(wú)線電頻率的前端的設(shè)計(jì)使其可以在不同的模式下運(yùn)行，所耗費(fèi)的電力僅相當(dāng)于一個(gè)藍(lán)牙無(wú)線電，而且用的都是簡(jiǎn)單便宜的部件。
他們還設(shè)計(jì)了一些能夠監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)通道和能量的算法，這些算法能夠讓它們?cè)诓煌Ｊ介g靈活切換，在不犧牲數(shù)據(jù)流量的前提下完成耗電量與設(shè)備電量成正比的通信。研究人員相信，通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化，Braidio以及類似的無(wú)線電能夠變得更小更有效率，適應(yīng)大眾市場(chǎng)的需求。
Ganesan 表示，類似Braidio 的技術(shù)開啟了一個(gè)移動(dòng)設(shè)備及可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)的新思路。“可穿戴設(shè)備因?yàn)橐ＷC足夠長(zhǎng)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(fù)技術(shù)能夠改變這種趨勢(shì)，讓更輕薄的設(shè)備面世。”
來(lái)源：馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校
翻譯：徐寒易
原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160825130925.htm
