Ганесан и его аспиранты в Колледже информационных и компьютерных наук, Пан Ху, Пенгю Чжан и Мохаммад Ростами, разработали и тестируют прототип радиоприемника, который может помочь продлить срок службы батарей в небольших мобильных устройствах массового потребления, таких как фитнес трекеры и умные часы. Они надеются, что использование техники «разгрузки энергии» поможет сделать эти устройства меньше и легче в будущем.
Ганесан и его коллеги окрестили новую технологию Braidio «плетением радиоприемников» и говорят, что в некоторых случаях она может продлить срок службы батареи в сотни раз.Как он объясняет, размер батарей в портативных устройствах пропорционален их размеру.
Чем крупнее устройство, тем больше у него аккумулятор; батарея ноутбука примерно в тысячу раз больше, чем в фитнес-трекере, в сто раз больше, чем в умных часах, и в 10 раз больше, чем в сотовом телефоне. Однако эти устройства не могут воспользоваться преимуществами различий. Например, по словам Ганесана, «батарея ваших умных часов не сможет прожить дольше, если вы воспользуетесь преимуществом более высокого уровня заряда батареи вашего смартфона».
«Мы считаем само собой разумеющимся возможность переносить хранение и вычисления с наших относительно ограниченных персональных компьютеров в богатое ресурсами облако», — добавляет он. «В том же духе имеет смысл, что устройства также должны иметь возможность разгружать, сколько энергии они потребляют для связи, с устройствами, которые имеют больше энергии».В представленном сегодня документе, который будет опубликован в материалах конференции, исследователи показывают, что они добились больших успехов в решении этой проблемы, разработав радиоприемник, способный передавать энергию более крупным устройствам поблизости и, по сути, уменьшая размер обоих устройств. и расход заряда батареи пропорционален размеру батареи.
Для этого они усовершенствовали Bluetooth, широко используемую радиотехнологию, способной работать аналогично радиочастотной идентификации (RFID), которая работает асимметрично. То есть считыватель выполняет большую часть работы и оплачивает большую часть затрат энергии на связь, в то время как метка, обычно встроенная в меньшее устройство или объект, чрезвычайно энергоэффективна.
Braidio работает как стандартный радиомодуль Bluetooth, когда устройство имеет достаточно энергии, но работает как RFID при низком уровне энергии, перенося потребление энергии на устройство с большей батареей, когда это необходимо. Таким образом, когда умные часы и смартфон оснащены Braidios, они могут работать вместе, чтобы пропорционально распределять энергию, потребляемую для связи, объясняют они.Ху говорит, что результаты их тестирования Braidio показывают, что когда устройство с маленькой батареей передает данные на устройство с большой батареей, Braidio может предложить примерно в 400 раз больше времени автономной работы, чем Bluetooth, поскольку батарея меньшего устройства сохраняется дольше.
«Чтобы быть ясным, наши результаты покрывают только расходы на связь или передачу данных», — добавляет Ху. «Если радио передает сигнал с камеры, которая потребляет сотни милливатт при использовании своего датчика, очевидно, что датчики могут доминировать в общем энергопотреблении и уменьшать преимущества оптимизации радио».Команда разработала радиочастотный интерфейс Braidio таким образом, чтобы он мог работать в различных режимах, потребляя при этом мощность, сопоставимую с радиомодулем Bluetooth, и используя простые и недорогие компоненты. Они также разработали алгоритмы, которые контролируют канал и энергию в передатчике и приемнике и динамически переключаются между режимами для достижения пропорциональной мощности связи без ущерба для пропускной способности. Исследователи считают, что при дальнейшей оптимизации Braidio или аналогичные радиостанции можно сделать меньше и эффективнее для нужд массового рынка.
Ганесан говорит, что такие технологии, как Braidio, открывают новый взгляд на дизайн мобильных и носимых устройств. «Носимые устройства часто бывают громоздкими из-за больших батарей, необходимых для достаточного срока службы», — говорит он. «Возможно, такие методы разгрузки энергии могут обратить эту тенденцию вспять и сделать устройства более тонкими и легкими».