物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以通過環(huán)境無線電波連接

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)系統(tǒng)通常通過無線電連接傳感器網(wǎng)絡(luò)，但是無線電需要電池供電，因此限制了可用性。迪士尼研究院已經(jīng)確定，一種解決方案可能是將所有無線電設(shè)備放在一起，并通過電視，收音機和手機的環(huán)境無線電波進行通信。

通過Alanson樣品，迪斯尼Research的無線系統(tǒng)部門的副實驗室主任和領(lǐng)導(dǎo)者領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，設(shè)計了一種超低壓電力 系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)到中央接收傳感器的通過反映周圍無線電從已經(jīng)沐浴大多數(shù)辦公商業(yè)廣播系統(tǒng)波環(huán)境。

“我們的想法是重復(fù)使用我們周圍的所有無線電信號作為傳輸數(shù)據(jù)的媒介，就像在池塘中發(fā)送漣漪一樣，”Sample說。

這種方法從根本上降低了傳感器節(jié)點的功率要求，因為它產(chǎn)生的無線電波消耗了大部分電池電量。在迪士尼研究實驗室的一次演示中，研究人員能夠通過使用針對弱光條件優(yōu)化的太陽能電池來滿足剩余的電力需求。

研究人員在喬治亞州亞特蘭大市舉行的IEEE計算機通信會議(INFOCOM 2017)上展示了他們的超寬帶(UWB)環(huán)境背向散射系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。包括周昌昌和Jeremy Gummeson在內(nèi)的研究小組在室內(nèi)辦公室演示了該系統(tǒng)。環(huán)境，使用來自14個無線電塔和兩部手機的環(huán)境信號。

“物聯(lián)網(wǎng)的承諾是無線傳感器無處不在，讓設(shè)備能夠感知環(huán)境并相互交談，”迪士尼研究副總裁Markus Gross說。“然而，當(dāng)我們將下一個十億無線設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)時，使用電池為這些設(shè)備供電將變得不可行.UWB環(huán)境后向散射系統(tǒng)可能部署在任何大都市區(qū)域，具有解決這個問題的巨大潛力困境。”

反向散射通信已經(jīng)用于無源RFID標(biāo)簽。在這種情況下，RFID讀取器將射頻功率發(fā)送到無電池RFID標(biāo)簽; 標(biāo)簽通過將載波反射或反向散射回讀取器，將數(shù)據(jù)發(fā)送給閱讀器。這些系統(tǒng)的范圍有限，這使得它們對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來說不切實際。

其他研究人員已經(jīng)展示了通過使用來自單一來源(例如電視臺)的環(huán)境無線電波而需要更少功率的系統(tǒng)。但是，除非環(huán)境信號的功率提升到高水平，否則范圍限制在幾米。

Sample表示，UWB方法 - 反向散射所有環(huán)境光源 - 提供了關(guān)鍵優(yōu)勢。使用多個反向散射通道可提高信噪比，從而顯著提高反向散射讀取器的靈敏度并減少死區(qū)。反過來，這使得系統(tǒng)能夠在真實世界環(huán)境源上運行，并且在使用來自廣播塔的環(huán)境信號時大致擴展到22米 - 當(dāng)使用由移動電話上行鏈路流量產(chǎn)生的環(huán)境信號時為50米。

Sample說，超低功耗傳感器節(jié)點必然簡單，這需要反向散射讀取器為系統(tǒng)進行繁重的工作。讀取器必須接收反向散射信號，解碼并組合多個反向散射載波以從每個傳感器恢復(fù)數(shù)據(jù)。讀卡器使用四個軟件定義的無線電接收器 - 一個用于FM無線電頻段，另一個用于覆蓋大部分蜂窩上行鏈路和下行鏈路頻段，兩個用于數(shù)字電視頻段。

他補充說，由于硬件無需調(diào)諧到任何特定的頻段，因此UWB系統(tǒng)幾乎可以部署在任何大城市地區(qū)。與利用環(huán)境無線電波的其他實驗系統(tǒng)不同，迪斯尼系統(tǒng)不專注于單個信號源，而是使用所有可用的環(huán)境無線電源，從FM無線電廣播到數(shù)字電視信號，再到進出蜂窩電話的傳輸。

結(jié)合創(chuàng)意和創(chuàng)新，這項研究延續(xù)了迪士尼利用技術(shù)來增強未來工具和系統(tǒng)的豐富遺產(chǎn)。