Исследователи из Университета штата Вашингтон в Сиэтле разработали новый способ связи по Wi-Fi для маломощной электроники. Он требует на порядки меньше энергии, поэтому использующие его устройства могут даже не иметь собственного аккумулятора или подключения к электросети.

Для связи по технологии Wi-Fi Backscatter достаточно десятка микроватт, которые практически всегда можно просто «поймать на антенну», – то есть, получить методом радиоволновой передачи энергии, преобразуя в электрический ток излучение от телерадиовышек, станций сотовых операторов и собственно точек доступа Wi-Fi. Такой подход к беспроводной связи открывает множество перспектив и позволяет подключить к «интернету вещей» практически что угодно.

Беспроводная связь по методу обратного рассеивания (фото: Bryce Kellogg).
Беспроводная связь по методу обратного рассеивания (фото: Bryce Kellogg).

Всевозможных гаджетов, датчиков, “умной” одежды и даже обуви с каждым годом появляется всё больше. Производителям всегда хотелось подключать её к интернету напрямую, но обычный приёмопередатчик Wi-Fi потребляет десятки и сотни милливатт. Разместить аккумулятор для него в миниатюрном устройстве не всегда возможно, а ёмкость ионисторов пока недостаточно высока. С автономными датчиками есть и другая проблема: они устанавливаются в труднодоступных местах и требуют регулярной замены (либо зарядки) их батарей.

Сейчас для загрузки данных в сеть с тех же «умных часов» и фитнес-гаджетов приходится использовать костыли из Bluetooth LE, а потом уже отправлять их со смартфона по Wi-Fi или 3G. Это увеличивает время автономной работы носимых устройств, но оно всё равно измеряется максимум днями.

Команда разработчиков из Университета штата Вашингтон в Сиэтле реализовала совершенно другой подход. Для связи не генерируется новый радиосигнал, а модулируется любой имеющийся на выбранном канале. В случае почти вездесущего Wi-Fi он принимается не только сами устройством, но и расположенным рядом с ним модулятором, питающимся от радиоволн. Модулятор передаёт данные за счёт того, что избирательно отражает принятый сигнал. Для целевого устройства это выглядит как колебания уровня мощности Wi-Fi неизвестной сети, в которых и закодирована передаваемая информация.

Слева направо: точка доступа Wi-Fi, модулятор (питается от энергии радиоволн) и осцилограф для измерения колебаний уровня сигнала Wi-Fi (фото: washington.edu).
Слева направо: точка доступа Wi-Fi, модулятор (питается от энергии радиоволн) и осцилограф для измерения колебаний уровня сигнала Wi-Fi (фото: washington.edu).

“Возможно, вы подумали, что вряд ли такое маленькое устройство с ничтожным энергопотреблением способно обеспечить радиосвязь. Однако дело в том, что радиосигнал достаточно выбирать. Если вы ищете какой-то конкретный паттерн, то легко можете обнаружить его среди множества уже существующих отражений Wi-Fi в окружающем пространстве”, – поясняет соавтор исследования, доцент кафедры электрооборудования и машиностроения Джошуа Смит (Joshua Smith).

Год назад эта группа уже представляла ранний прототип технологии связи по методу обратного рассеивания. Пара устройств размером с кредитку успешно обменивалась данными друг с другом, избирательно отражая сигнал от телевышки и даже мигала светодиодами, получая для этого энергию от неё же.

«Если мы ожидаем развития «интернета вещей», то должны обеспечить потенциальную возможность подключения к нему миллиардов устройств без проводов и батарей, – пишет в комментариях к исследованию доцент кафедры компьютерных наук и техники Шиам Голлакота (Shyam Gollakota). – Теперь у нас есть способ использовать Wi-Fi для коммутации маломощных устройств, затрачивая на порядки меньше энергии, чем при обычной связи».

Ещё одним преимуществом такого подхода является тот факт, что метод обратного рассеивания обладает максимальной электромагнитной совместимостью. Это оборудование не генерирует собственные радиоволны, а лишь избирательно отражает уже существующие.

Результаты работы опубликованы в отчёте и будут представлены на ежегодной конференции по телекоммуникациям, которая пройдёт в Чикаго в августе этого года. Также авторы исследования планируют основать частную компанию для продвижения технологии связи по методу обратного рассеивания.