Команда также сделала звонки скайпа, используя его телефон без батарей, демонстрируя, что прототип, сделанный из коммерческих, стандартных компонентов, может получить и передать речь и общаться с базовой станцией.Новая технология детализирована в работе, опубликованной 1 июля на Слушаниях Ассоциации вычислительной техники на Интерактивном, Мобильном, Wearable and Ubiquitous Technologies.
«Мы построили то, чему мы верим, первый функционирующий сотовый телефон, который потребляет почти нулевую энергию», сказал соавтор Шьям Голлэкота, адъюнкт-профессор в Школе Пола Г. Аллена Информатики & Разработки в UW. «Чтобы достигнуть действительно, действительно низкое энергопотребление, что Вы должны управлять телефоном, получая энергию от окружающей среды, мы должны были существенно заново обдумать, как эти устройства разработаны».Команда подводных программистов и инженеров-электриков устранила властолюбивый шаг в большинстве современных клеточных передач – преобразовывающий аналоговые сигналы, которые передают звук в цифровые данные, которые может понять телефон. Этот процесс расходует так много энергии, что было невозможно проектировать телефон, который может полагаться на окружающие источники энергии.
Вместо этого сотовый телефон без батарей использует в своих интересах крошечные колебания в микрофоне телефона или громкоговорителе, которые происходят, когда человек уговаривает на телефон или прослушивает телефонный разговор.Антенна, связанная с теми компонентами, преобразовывает то движение в изменения в стандартном аналоговом радио-сигнале, испускаемом клеточной базовой станцией. Этот процесс по существу кодирует речевые образцы в отраженных сигналах радио способом, который не использует почти власти.
Чтобы передать речь, телефон использует колебания от микрофона устройства, чтобы закодировать речевые образцы в отраженных сигналах. Чтобы получить речь, это преобразовывает кодируемые радио-сообщения в звуковые колебания это, которые взяты спикером телефона. В устройстве прототипа пользователь нажимает кнопку, чтобы переключить между этими двумя способы «слушания» и «передача».
Используя стандартные компоненты на печатной плате, команда продемонстрировала, что прототип может выполнить основные телефонные функции – передача речи и данных и получения ввода данных пользователем через кнопки. Используя скайп, исследователи смогли получить входящие вызовы, диски и разместить посетителей в ожидании с телефоном без батарей.«Сотовый телефон – устройство, от которого мы зависим наиболее сегодня.
Таким образом, если бы было одно устройство, то Вы хотели бы использовать без батарей, это – сотовый телефон», сказало лидерство способности Джошуа Смит, преподаватель и в Школе Аллена и в Отделе UW Электротехники. «Доказательство понятия, которое мы развивали, захватывающее сегодня, и мы думаем, что это могло повлиять на повседневные устройства в будущем».Команда проектировала таможенную базовую станцию, чтобы передать и получить радио-сигналы. Но та технология очевидно могла быть интегрирована в стандартную инфраструктуру сотовой сети, или маршрутизаторы Wi-Fi теперь обычно раньше делали звонки.«Вы могли предположить в будущем, что все вышки сотовой связи или маршрутизаторы Wi-Fi могли идти с нашей технологией базовой станции, включенной в него», сказал соавтор Вэмси Талла, бывший подводный электротехнический научный сотрудник Школы докторанта и Аллена. «И если в каждом доме есть маршрутизатор Wi-Fi в нем, Вы могли бы получить освещение сотового телефона без батарей везде».
Телефон без батарей действительно все еще требует небольшого количества энергии выполнить некоторые операции. У прототипа есть бюджет власти 3,5 микроватт.
Подводные исследователи продемонстрировали, как получить это небольшое количество энергии из двух других источников. Телефонный прототип без батарей может воздействовать на власть, собранную от окружающих радио-сигналов, переданных базовой станцией на расстоянии в 31 фут.Используя власть, полученную от рассеянного света с крошечной солнечной батареей – примерно размером зерна риса – устройство смогло общаться с базовой станцией, которая была на расстоянии в 50 футов.Много других технологий без батарей, которые полагаются на окружающие источники энергии, такие как температурные датчики или акселерометр, сохраняют власть с неустойчивыми операциями.
Они берут чтение и затем «спят» в течение минуты или два, в то время как они получают достаточно энергии выполнить следующую задачу. В отличие от этого, телефонный звонок требует, чтобы устройство работало непрерывно столько, сколько разговор длится.«Вы не можете сказать привет и ждать в течение минуты телефона, чтобы заснуть и получить достаточно права продолжать передавать», сказал соавтор Брайс Келлог, подводный электротехнический докторант. «Это было самой сложной задачей – количество энергии, которое Вы можете на самом деле собрать от окружающего радио, или свет находится на заказе 1 или 10 микроватт.
Таким образом, телефонных операций в реальном времени было действительно трудно достигнуть, не развивая совершенно новый подход к передаче и получению речи».Затем, исследовательская группа планирует сосредоточиться на улучшении операционного диапазона телефона без батарей и шифровке разговоров, чтобы заставить их обеспечить.
Команда также работает к видео потока по сотовому телефону без батарей, и добавьте визуальную опцию показа к телефону, используя экраны электронных чернил малой мощности.