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Mobile Gadgets, die sich ohne Batterie mit Wi-Fi verbinden
Einer neuen Generation mobiler drahtloser Geräte fehlt eine Batterie oder ein anderer Energiespeicher, aber sie können immer noch Daten über Wi-Fi senden. Diese von Forschern der University of Washington entwickelten Gadget-Prototypen erhalten die gesamte Energie, die sie benötigen, indem sie die bereits in der Luft befindlichen Wi-Fi-, Fernseh-, Radio- und Mobilfunksignale nutzen.
Luftkraft: Diese Antenne sammelt Signale von Fernseh-, Radio- und Mobilfunkübertragungen, sodass kleine Wi-Fi-Geräte ohne Batterien auskommen.
Die Technologie könnte Ingenieure befreien, um die Ranken des Internets und der Computer in Ecken der Welt auszudehnen, die sie derzeit nicht erreichen. Batterielose Geräte, die kommunizieren können, könnten es viel billiger und einfacher machen, Sensoren in Häusern weit verbreitet einzusetzen, um die Heizung und andere Dienste zu steuern.
Heutzutage auf dem Markt erhältliche intelligente Thermostate wie das Nest sind dadurch eingeschränkt, dass sie die Temperatur nur an ihrem unmittelbaren Standort erfassen können. Das Anbringen kostengünstiger, Wi-Fi-fähiger und batterieloser Sensoren hinter Sofas und Schränken könnte die detaillierten Daten liefern, die erforderlich sind, um solche Thermostate effektiver zu machen. Sie könnten diese Dinge hinwerfen, wohin Sie wollen, und müssen nie wieder darüber nachdenken, sagt er Schyam Gollakota , ein Assistenzprofessor an der University of Washington, der an arbeitete das Projekt .
Die batterielosen Wi-Fi-Geräte sind ein Upgrade eines Designs, das dieselbe Gruppe letztes Jahr demonstrierte – diese Geräte konnten nur mit anderen Geräten wie sich selbst kommunizieren (siehe Geräte verbinden sich mit geliehenen TV-Signalen und benötigen keine Stromquelle ). Es wurden Versionen gebaut, die LEDs, Bewegungsmelder, Beschleunigungsmesser und berührungsempfindliche Tasten mit Strom versorgen konnten.
Das Hinzufügen von Wi-Fi-Funktionen macht die Geräte praktischer. Gollakota hofft, ein Unternehmen zur Kommerzialisierung der Technologie zu gründen, die auch auf andere drahtlose Protokolle wie Zigbee oder Bluetooth anwendbar sein soll, die in kompakten Geräten ohne Zugang zu kabelgebundenen Stromquellen verwendet werden, sagt er. Ein Paper zu den neuen Geräten wird auf der vorgestellt ACM-Sigcomm Konferenz in Chicago im August.
Ingenieure haben jahrzehntelang daran gearbeitet, Energie zu erzeugen, indem sie Funksignale aus der Luft gewinnen, einer dank Radio-, Fernseh- und Mobilfunksendern allgegenwärtigen Ressource. Aber obwohl auf diese Weise genügend Energie gesammelt werden kann, um Schaltungen mit geringer Leistung zu betreiben, ist die zum aktiven Übertragen von Daten benötigte Leistung deutlich höher. Das Sammeln von Umgebungsfunkwellen kann eine Leistung in der Größenordnung von zehn Mikrowatt sammeln. Aber das Senden von Daten über Wi-Fi erfordert mindestens zehntausendmal mehr Strom – im besten Fall Hunderte von Milliwatt und normalerweise etwa ein Watt Leistung, sagt Gollakota.
Die Washingtoner Forscher umgingen diese Herausforderung, indem sie einen Weg fanden, die Geräte kommunizieren zu lassen, ohne aktiv senden zu müssen. Ihre Geräte senden Nachrichten, indem sie Signale von anderen Quellen streuen – sie recyceln vorhandene Funkwellen, anstatt Energie aufzuwenden, um ihre eigenen zu erzeugen.
Um beispielsweise Daten an ein Smartphone zu senden, schaltet einer der neuen Prototypen seine Antenne zwischen Modi hin und her, die das Signal eines nahegelegenen WLAN-Routers absorbieren und reflektieren. Auf dem Telefon installierte Software ermöglicht es ihm, dieses Signal zu lesen, indem es die sich ändernde Stärke des Signals beobachtet, das es von demselben Router erkennt, wenn das batterielose Gerät einen Teil davon aufnimmt.
Die batterielosen Wi-Fi-Geräte können nicht genug Energie ernten, um Wi-Fi-Signale auf herkömmliche Weise zu empfangen und zu dekodieren. Aber sie können das Vorhandensein der einzelnen Einheiten oder Pakete erkennen, aus denen eine Wi-Fi-Übertragung besteht. Um Daten an das batterielose Gerät zu senden, sendet ein herkömmliches Wi-Fi-Gerät einen bestimmten Burst von Paketen, der dem empfangenden Gerät mitteilt, dass es auf eine Übertragung warten soll. Die Daten werden dann in einem Strom weiterer Pakete mit dazwischenliegenden Lücken kodiert. Jedes Paket signalisiert eine 1 und jede Lücke eine 0 der digitalen Nachricht.
Ranveer Chandra , ein leitender Forscher im Bereich Mobile Computing bei Microsoft Research, sagt, dass die Technologie dazu beitragen könnte, Träume zu beschleunigen, billige, vernetzte Geräte einzusetzen, die sich nur langsam durchgesetzt haben. Angesichts der Verbreitung von Wi-Fi bietet dies eine großartige Möglichkeit, stromsparende Internet-of-Things-Geräte dazu zu bringen, mit einer Vielzahl von Geräten um uns herum zu kommunizieren, sagt er. RFID-Tags, denen auch Batterien fehlen, sind heute die am nächsten kommende Technologie, sagt Chandra. Aber sie können nur mit spezialisierten Lesegeräten kommunizieren, sagt er. Der Washingtoner Ansatz passt besser zur bestehenden Infrastruktur.
Allerdings wird es wichtig sein, die Reichweite des Systems zu erhöhen, damit es weithin nützlich ist, bemerkt Chandra. Die kommende Abhandlung über die Technologie berichtet von einer Reichweite von nur 65 Zentimetern, die kaum einen kleinen Tisch überspannt, geschweige denn ein einzelnes Zimmer in einem Haus. Gollakota sagt, dass in jüngsten, noch unveröffentlichten Experimenten die Reichweite auf etwas mehr als zwei Meter erweitert wurde und 10 Meter und mehr möglich sein sollten.