Αληθινές ασύρματες συσκευές: Σύστημα ταυτόχρονης ασύρματης μετάδοσης δεδομένων και ενέργειας

Τετάρτη, 20 Σεπτεμβρίου 2017 10:33
UPD:10:33

Ερευνητές του North Carolina State University ανέπτυξαν ένα σύστημα το οποίο μπορεί ταυτόχρονα να μεταδίδει ασύρματα watts ενέργειας και δεδομένα σε rates τα οποία είναι αρκετά υψηλά για να επιτρέπουν video streaming: Το αποτέλεσμα είναι μια πραγματικά ασύρματη σύνδεση για ηλεκτρονικές συσκευές.

«Πρόσφατα η ασύρματη μετάδοση ενέργειας επανεμφανίστηκε ως τεχνολογία, για να μας απελευθερώσει από το καλώδιο τροφοδοσίας» λέει ο Ντέιβιντ Ρίκετς, βοηθός καθηγητής ηλεκτρολόγος-μηχανικός υπολογιστών στο NC State και ένας εκ των συντελεστών της σχετικής έρευνας. «Μία απο τις πιο δημοφιλείς εφαρμογές είναι οι βάσεις ασύρματης φόρτισης τηλεφώνων. Όπως πολλοί γνωρίζουμε, αυτές δυστυχώς προϋποθέτουν σχεδόν φυσική επαφή με τη βάση, περιορίζοντας την αποτελεσματικότητα μιας πραγματικά “ασύρματης” πηγής ενέργειας. Πρόσφατες έρευνες έχουν επεκτείνει την ασύρματη μετάδοση ενέργειας στη μέση εμβέλεια, που μπορεί να μεταδίδει ενέργεια σε απόσταση μέχρι και λίγων μέτρων. Αν και ενθαρρυντικά, τα πιο πολλά από τα συστήματα ασύρματης μετάδοσης ενέργειας επικεντρώνοουν μόνο στο πρόβλημα της ενέργειας- όχι τα δεδομένα που πρέπει να συνοδεύουν τις έξυπνες συσκευές μας σήμερα».

Οι τεχνολογίες ασύρματης μετάδοσης ενέργειας χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για τη μετάδοση ενέργειας μέσω αέρα. Για την ελαχιστοποίηση της ενέργειας που χάνεται στην παραγωγή αυτών των μαγνητικών πεδίων, απαιτείται η χρήση κεραιών που επιχειρούν σε στενό bandwidth- ειδικά αν ο πομπός και ο δέκτης απέχουν κάποια μέτρα το ένα από το άλλο. Εφόσον η χρήση κεραίας στενού bandwidth περιορίζει τη μετάδοση δεδομένων, οι συσκευές που διαθέτουν δυνατότητες ασύρματης μετάδοσης ενέργειας κανονικά έχουν ενσωματωμένους ξεχωριστά συστήματα για τη μετάδοση δεδομένων. Η παρουσία ξεχωριστών συστημάτων για δεδομένα και ενέργεια αυξάνει το κόστος, το βάρος και την πολυπλοκότητα των συσκευών.

Οι επιστήμονες του NC State διαπίστωσαν πως, ενώ η μετάδοση ενέργειας υψηλών επιδόσεων – ειδικά σε μεγαλύτερες αποστάσεις- απαιτεί κεραίες πολύ στενού bandwidth, το bandwidth του συστήματος μπορεί να πολύ ευρύτερο. «Πίστευαν πως η αποτελεσματική ασύρματη μετάδοση ενέργειας προϋποθέτει τη χρήση πομπών και δεκτών στενού bandwidth, και ότι αυτό περιορίζει τη μετάδοση δεδομένων» λέει ο Ρίκετς. «Δείξαμε πως μπορείς να έχεις ένα σύστημα ευρέος bandwidth με εξαρτήματα στενού bandwidth, αποκτώντας τα καλύτερα και των δύο κόσμων» λέει σχετικά.

Με το ευρύτερο αυτό bandwidth, η ομάδα του NC State στη συνέχεια οραματίστηκε τη σύνδεση ασύρματης μετάδοσης ενέργειας ως σύνδεση επικοινωνίας, προσαρμόζοντας τεχνικές βελτίωσης του data rate, για να βελτιωθούν τόσο το data rate όσο και η ποιότητα του σήματος. Δοκιμάζοντας το σύστημά τους, διαπίστωσαν πως, μεταδίδοντας περίπου 3 watts ενέργειας- όσα χρειάζονται για την τροφοδοσία ενός tablet που παίζει βίντεο- το σύστημα ήταν μόνο 2,3% λιγότερο αποδοτικό σε σχέση με όταν μετέδιδε παράλληλα 3,39 Mbps. Στα 2 watts ενέργειας, η διαφορά στην αποδοτικότητα ήταν μόλις 1,3%. Τα τεστ έγιναν με τον πομπό και τον δέκτη σε απόσταση 16 εκατοστών.