Apple は、AC 電源や人間の介入なしに自ら充電と電力供給を維持し、停電後もネットワークに再接続できる Wi-Fi または携帯電話のベースステーションの開発に取り組んでいました。
それほど難しい技術的問題には思えません。もし定期的に明るい日光が当たる場所であれば、携帯電話の基地局にソーラーパネルを設置するのは、合理的で実用的、そして環境に優しい方法と言えるでしょう。太陽光発電である必要はなく、風力発電でデバイスを動かすことも可能です。
ただし、風が弱まり、太陽が沈み、既存の無線基地局は突然の停電にうまく対応できない。Appleは今回、米国特許番号10,716,114「エネルギーハーベスティングデバイスにおける停電通知とコンテキスト保存」という特許を取得。主に携帯電話基地局向けに、この問題に対処することを目指している。この特許はWi-FiとBluetoothにも言及しており、Appleが依然としてこの技術の利用を検討している可能性もある。しかし、この特許は取得されたばかりだが、出願は2015年である。
他の特許と同様に、この特許も、その説明を可能な限り幅広くすることで、クレームのあらゆる適用可能性を網羅しようとしています。そのため、Appleは文書全体を通して、太陽光パネル、風力タービンなど、エネルギーハーベスティングデバイス（EHD）に言及しています。また、Wi-Fiや携帯電話のみに限定するのではなく、広く無線を指していますが、これは常に無線ネットワークに接続された受電デバイスに適用されます。
太陽が輝くとき、すべてがどのように機能するかを示す特許の詳細。
「EHDがエネルギーを収集する環境条件やその他の現象は変化する可能性があるため、EHDがエネルギーを収集する速度もそれに応じて変化する可能性がある」と特許には記されている。Appleはさらに、デバイス内にバッテリーを搭載し、「EHDが収集したエネルギーを蓄え、EHDで実行される操作にエネルギーを利用できるようにする」ことが通常は有効だと述べている。
「しかしながら、EHD がエネルギーを収穫する速度が、エネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーを使い果たすほど長い期間にわたって EHD によるエネルギーの消費および/または損失の速度を下回った場合、EHD で利用できるエネルギー量は、十分なエネルギーが再び利用可能になるまで EHD でのエネルギー消費動作を一時的に停止する必要があるレベルまで減少する可能性があります」と続けます。
つまり、現時点で十分な電力が直接供給されず、バッテリーにも十分な電力が残っていない場合、デバイスは動作を停止します。これは明らかに問題ですが、Appleが直接解決しようとしている問題ではありません。
「特に無線通信は一時的に停止する必要がある場合があります」と特許は続ける。「これは問題を引き起こします。なぜなら、現在、携帯電話基地局が無線接続が中断された際に遵守しているプロトコルは、EHDが無線通信を頻繁に停止し、その後再開しようとする状況に効率的に対処できるように設計されていないからです。」
現在、デバイスは電源が切れるまで動作を続け、その後すぐに電源が切れます。そのベースステーションに送信されていたデータ、またはベースステーション経由で送信されていたデータは、明らかにそのデバイスに到達できず、他のデバイスに中継することもできません。しかしAppleによると、送信機に異常を知らせる手段がないため、あるいは少なくとも十分な速さで通知されないため、そのデータは通常失われてしまうとのことです。
「一般的に、携帯電話基地局は、チャネル状態の悪さ、過度の干渉、無線機器がカバーエリア外へ移動することなど、さまざまな問題によって生じる無線接続の中断に対処するように設計されている」と特許には記されている。
特許の詳細には、太陽が沈むとネットワーク接続が切断される可能性があることが図解されている。
「中断の中には一時的なものもあるため、携帯電話基地局が、無線接続経由で無線デバイスに送信されたデータが受信されたことを確認する確認応答を無線デバイスから受信しない場合、携帯電話基地局は複数回再送信し、確認応答を待ってから、無線接続が失われたか切断されたと推測することがあります」と続けます。
Appleは、データ損失のリスクに加え、「携帯電話基地局がデータを繰り返し送信することは無駄になる可能性がある」と述べています。ユーザーが送信していたデータだけでなく、このような接続の切断は、接続自体に関する情報の損失も意味します。デバイスは、電源を再投入しても認識されない可能性があります。
そこで必要なのは、そしてAppleがこの特許で提案しているのは、エネルギーハーベスティング方式で電力を供給される無線デバイスが、ネットワークに電源が切れるタイミングを知らせることです。そして、十分に充電されると、「EHDのエネルギーレベルが無線接続を再開するのに十分高いことを示す接続再開通知を携帯電話基地局に送信できる」のです。
この特許では、基地局デバイスがネットワークに警告を発するさまざまな方法について詳しく説明しており、これを使用できる非常に多くの種類のデバイスの例も提供しています。
しかし、最終的にユーザーにとって意味するのは、例えば日光は当たるものの、そうでなければアクセスしにくい場所にデバイスを設置できるようになるということです。つまり、無線局はより安全な場所に設置されるか、あるいは広大な土地に一列に並ぶなど、あまり便利ではない場所に設置されることになるかもしれません。
これらのデバイスは手動で充電したり、バッテリーを交換したりする必要がないため、定期的にメンテナンスする必要もなく、一度設置するだけで済みます。
この特許は6人の発明者によるもので、その中には以前関連する「通信状態遷移制御」の特許にも記載されていたMaruti Gupta氏とRaath Vannithamby氏の2人が含まれている。
Appleはこれまでにもベースステーション充電の実験を行ってきたが、それはベースステーションに電力を供給するためというよりは、離れた場所からiPhoneを充電できるWi-Fiルーターを作るためだった。
