Mobila prylar som ansluter till Wi-Fi utan batteri

En ny typ av mobil trådlös enhet saknar batteri eller annan energilagring, men den kan fortfarande skicka data över Wi-Fi. Dessa prototypprylar, utvecklade av forskare vid University of Washington, får all kraft de behöver genom att använda sig av Wi-Fi, TV, radio och cellulära signaler som redan finns i luften.

Luftkraft: Den här antennen samlar in signaler från TV, radio och mobilsändningar så att små Wi-Fi-enheter kan klara sig utan batterier.

Tekniken skulle kunna befria ingenjörer att utvidga internets och datorers rankor till de hörn av världen som de för närvarande inte når. Batterifria enheter som kan kommunicera kan göra det mycket billigare och lättare att använda sensorer i hemmet för att ta kontroll över uppvärmning och andra tjänster.

Smarta termostater på marknaden idag, som Nest, begränsas av det faktum att de bara kan känna av temperaturen på sin omedelbara plats. Att placera billiga, Wi-Fi-kompatibla och batterifria sensorer bakom soffor och skåp kan ge de detaljerade data som behövs för att göra sådana termostater mer effektiva. Du kan slänga de här sakerna var du vill och aldrig behöva tänka på dem igen, säger Shyam Gollakota , en biträdande professor vid University of Washington som arbetade på projektet .

De batterifria Wi-Fi-enheterna är en uppgradering till en design som samma grupp demonstrerade förra året – dessa enheter kunde bara prata med andra enheter som de själva (se Enheter ansluter med lånade TV-signaler och behöver ingen strömkälla). Versioner byggdes som kunde driva lysdioder, rörelsedetektorer, accelerometrar och beröringskänsliga knappar.

Att lägga till Wi-Fi-funktioner gör enheterna mer praktiska. Gollakota hoppas kunna etablera ett företag för att kommersialisera tekniken, som även borde kunna tillämpas på andra trådlösa protokoll, som Zigbee eller Bluetooth, som används i kompakta enheter utan tillgång till trådbundna strömkällor, säger han. Ett papper om de nya enheterna kommer att presenteras på ACM Sigcomm konferens i Chicago i augusti.

Ingenjörer har arbetat i decennier på sätt att generera kraft genom att hämta radiosignaler från luften, en allestädes närvarande resurs tack vare radio, TV och mobilnätverkssändare. Men även om tillräckligt med energi kan samlas in på det sättet för att driva lågeffektskretsar, är kraften som krävs för att aktivt överföra data betydligt högre. Att skörda omgivande radiovågor kan samlas i storleksordningen tiotals mikrowatts effekt. Men att skicka data över Wi-Fi kräver minst tiotusentals gånger mer kraft – i bästa fall hundratals milliwatt och vanligtvis runt en watt effekt, säger Gollakota.

Washingtonforskarna kom runt den utmaningen genom att hitta ett sätt att få enheterna att kommunicera utan att aktivt behöva sända. Deras enheter skickar meddelanden genom att sprida signaler från andra källor – de återvinner befintliga radiovågor istället för att förbruka energi för att generera sina egna.

För att skicka data till en smartphone, till exempel, växlar en av de nya prototyperna sin antenn fram och tillbaka mellan lägen som absorberar och reflekterar signalen från en närliggande Wi-Fi-router. Programvara som är installerad på telefonen gör att den kan läsa den signalen genom att observera den ändrade styrkan på signalen som den upptäcker från samma router när den batterifria enheten suger upp en del av den.

De batterifria Wi-Fi-enheterna kan inte skörda tillräckligt med energi för att ta emot och avkoda Wi-Fi-signaler på konventionellt sätt. Men de kan upptäcka närvaron av de individuella enheterna, eller paketen, som utgör en Wi-Fi-överföring. För att skicka data till den batterifria enheten skickar en konventionell Wi-Fi-enhet en specifik paketserie som låter den mottagande enheten veta att den ska lyssna efter en överföring. Datan kodas sedan i en ström av ytterligare paket med mellanrum mellan dem. Varje paket signalerar en 1 och varje lucka en 0 i det digitala meddelandet.

Ranveer Chandra , en senior forskare inom mobil datoranvändning på Microsoft Research, säger att tekniken kan hjälpa till att påskynda drömmar om att kunna distribuera billiga nätverksanslutna enheter som har varit långsamma att komma fram. Med tanke på förekomsten av Wi-Fi ger detta ett utmärkt sätt att få lågeffekts Internet of things-enheter att kommunicera med en stor mängd enheter runt omkring oss, säger han. RFID-taggar, som också saknar batterier, är den teknik som ligger närmast i bruk idag, säger Chandra. Men de kan bara kommunicera med specialiserade läsarenheter, säger han. Washington-strategin passar bättre med befintlig infrastruktur.

Men att öka systemets räckvidd kommer att vara viktigt för att det ska bli allmänt användbart, noterar Chandra. Den kommande tidningen om tekniken rapporterar en räckvidd på endast 65 centimeter, vilket knappt spänner över ett litet bord, än mindre ett enkelrum i ett hus. Gollakota säger att i de senaste, fortfarande opublicerade experimenten, har räckvidden utökats till drygt två meter, och 10 meter och längre borde vara möjligt.

Dölj