Braidio

2016 年在美国计算机协会（Association for Computing Machinery）数据通信专业组（SIGCOMM）会议上，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of MAssachusetts Amherst）的一个计算机科学家团队介绍了一种新的无线电技术。该技术能够让小型移动设备利用附近大型设备的电池能量进行通信。该团队的负责人是Deepak Ganesan教授。

Ganesan和信息与计算机科学学院的研究生Pan Hu，Pengyu Zhang以及Mohammad Rostami设计了一种无线电原型机，并正在对其进行测试。这种无线电能够延长市面上常见的小型设备的电池寿命，比如健身追踪器和智能手表。他们希望能够用“能量减负”技术来使这些设备在未来变得更加迷你和轻巧。

Ganesan和同事把这个新技术取名为Braidio，意为“无线电辫带”（braid of radios）。他表示，在某些情况下这种技术能够将电池寿命延长数百倍。

据他所说，移动设备的电池大小和移动设备本身的大小成正比。设备越大，电池也越大。笔记本电脑的电池大小差不多是健身追踪器的1000倍，智能手表电池的100倍，普通手机电池的10倍。

但是，这些设备却无法利用这种差异。Ganesan举例子说：“虽然你的智能手机电量还很多，但你的智能手表无法通过利用其中的电力。”

“计算能力相对有限的个人电脑可以把储存和计算任务交给被资源丰富的云端来完成，对这件事我们已经习以为常，”他补充道，“同样的道理，移动设备也应该可以把它们通信时的能量消耗转嫁给那些储存了更多能量的设备。”

在会议上介绍的论文中，这些研究人员称他们已经向解决上述问题迈近了一大步。他们设计出了一种无线电技术，这种技术能够将把消耗能量的负担转移到附近的大型设备上，实际上，这使得设备大小和电池消耗均与电池的大小成正比。

那么他们是怎么做到这点的呢？他们改良了蓝牙这种常见的无线电技术，使其能够和射频识别（RFID）具有类似的功能。RFID这种无线电技术是非对称的，也就是说阅读器完成大部分工作，并且负担大部分的通信能量，而标签（通常植入在小型设备或是物体上）则是功耗极低的。

当设备电量充足时，Braidio的工作原理和标准蓝牙无线电差不多；但是当电量不足时，它就能像RFID一样工作，在有需要的时候将能耗转嫁给具有更大电池的设备。研究人员解释道，因此当智能手表和智能手机具备Braidio的时候，它们能够协作，按存储电量比例分担通信所需的能量。

Hu表示，他们的Braidio测试结果显示，当一个具有较小电池的设备向一个具有较大电池的设备发送讯号的时候，Braidio比蓝牙技术的电池寿命长接近400倍多，因为小型设备的电池电量持续时间更长了。

“需要明确的是，我Z们的成果仅仅包含通信或数据传输消耗的能量，”Hu补充道，“如果无线电信号来自某个摄像头，而它使用传感器时消耗了数百毫瓦电力，那显然传感器消耗的电力才是总能耗的大头，用本技术进行无线电优化的收益就微不足道了。”

该团队对Braidio无线电频率的前端的设计使其可以在不同的模式下运行，所耗费的电力仅相当于一个蓝牙无线电，而且用的都是简单便宜的部件。

他们还设计了一些能够监测发射机和接收机通道和能量的算法，这些算法能够让它们在不同模式间灵活切换，在不牺牲数据流量的前提下完成耗电量与设备电量成正比的通信。研究人员相信，通过进一步的优化，Braidio以及类似的无线电能够变得更小更有效率，适应大众市场的需求。

Ganesan 表示，类似Braidio 的技术开启了一个移动设备及可穿戴设备设计的新思路。“可穿戴设备因为要保证足够长的电池寿命因而显得很笨重，”他表示，“但是或许这种能量减负技术能够改变这种趋势，让更轻薄的设备面世。”