Математики РУДН предложили дистанционно заряжать смартфоны пользователей в обмен на данные с мобильных устройств. Эти данные нужны для того, чтобы улучшить работу городских сервисов и сотовых операторов. Пользователи зачастую не хотят их предоставлять именно из-за того, что передача данных быстрее разряжает устройство. Работа опубликована в IEEE Wireless Communications.

Подавляющее большинство смартфонов уже сегодня оснащено дополнительными сенсорами, которые регистрируют информацию об окружающей среде. Это магнитометры, барометры, датчики шума и освещенности, термометры и даже устройства, определяющие уровни вредного излучения и влажности воздуха. Ожидается, что в гаджеты следующих поколений могут быть встроены и более сложные элементы, позволяющие, например, детектировать степень загрязненности воздуха, в том числе известными аллергенами. Так называемый краудсенсинг (англ. crowdsensing) позволяет сотовому оператору анонимно собирать информацию с датчиков пользователей и далее использовать ее для мониторинга, планирования и различных сервисов. Основная сложность такого подхода состоит в том, что владельцы датчиков делятся подобными данными неохотно. Как правило, они не хотят раскрывать личную информацию или ускорять разряд аккумулятора. Математики РУДН предложили новый способ стимулировать пользователей, предоставляющих потенциально важную для городских сервисов информацию.

«Ключевым челленджем массового вовлечения пользователей в мобильный краудсенсинг является отсутствие у жителей мегаполиса мотивации предоставлять свои данные оператору для обработки, даже анонимной. Решение подсказало известное свойство любого мобильного устройства – ограниченное время работы аккумулятора (особенно важным это становится с увеличивающимся числом носимых устройств). И мы подумали: хорошо, а что, если мы попробуем обменивать нужные нам данные на энергию и таким образом мотивировать абонентов? Проанализировав возможные варианты работы такой системы, мы убедились в ее применимости и привлекательных перспективах для краудсенсинга», — рассказывает сотрудник РУДН и Технологического университета Тампере (Финляндия) Ольга Галинина.

Ученые предложили систему, в которой носимые устройства могут пополнять свой аккумулятор энергией от одной или нескольких небольших базовых станций, дополнительно оснащенных специальным беспроводным интерфейсом передачи энергии (wireless energy transfer interface), который работает на выделенной частоте, отличной от той, что используется для передачи данных. Исследователи подчеркивают, что передача энергии происходит не на основе привычных магнитной индукции или магнитно-резонансного каплинга, которые можно применять только для ближнего поля, а с использованием радиочастотного излучения в диапазоне 800–900 МГц, что позволяет значительно увеличить радиус передачи до десятков метров.

Система работает следующим образом: электронные датчики в гаджетах собирают информацию об окружающей среде и передают ее на базовую станцию и далее в облачный сервис. Там информацию анонимно обрабатывают, после чего ее можно использовать для последующего анализа. Небольшие носимые устройства пользователя, попадая в соответствующую часть области покрытия, могут получать беспроводную энергию. Мощность передатчика, разумеется, настраивают так, чтобы выполнить стандартные требования безопасности по излучению для человека. По расчетам специалистов, небольшие носимые устройства (мощностью до 5 мкВт) могут работать только за счет питания от энергии, которая передана по предложенной схеме.

«От развертывания подобной системы выигрывают все: пользователи, которые смогут подзаряжать свои небольшие носимые устройства, сотовые операторы и, конечно же, всевозможные сторонние компании, которые готовы собирать, анализировать и в конечном счете монетизировать эти данные. Более того, руководство города тоже могло бы воспользоваться подобными данными для оптимизации многих городских сервисов и услуг. Наше моделирование мобильности пользователей и предварительные расчеты энергии, получаемой носимыми устройствами от базовой станции, показали, что предложенная идея вполне реализуема с точки зрения физики. Стоит, однако, понимать, что перенос ее из мира компьютерного моделирования в реальность предварительно требует большого объема тщательных исследований со стороны физиков, математиков и RF-инженеров. Потребует он и вклада специалистов социальных наук в изучение человеческого фактора», — заключает Ольга Галинина.

Работа выполнена сотрудниками РУДН совместно с коллегами из Технологического университета Тампере (Финляндия), Университета прикладных наук Оулу (Финляндия) и Гонконгского университета (КНР).