Ambient Backscatter, технология обратного рассеяния в окружающем пространстве, позволяет обеспечить работу радиосети на основе существующей радиоинфраструктуры

Ambient Backscatter

Инженерами из Вашингтонского университета (США) создана беспроводная коммуникационная система, способная организовать внутрисетевой обмен между отдельными устройствами без использования источников питания. Никаких батарей, аккумуляторов или сетей электропередачи не требуется. Вся энергия для работы берется из «воздуха», ну, или если выразиться точнее, из существующего радиоэфира, насыщенного различными радиосигналами. Для данной разработки используется название Ambient Backscatter («Обратное рассеяние в окружающем пространстве»).
Идея брать энергию из радиоэфира не нова. По сути, самые первые детекторные приемники использовали энергию несущей радиосигнала для приема голосового радио на высокоомные наушники. Соответственно и сейчас любой RFID чип использует данные принцип: рамочная антенна принимает сигнал, резонансный контур настроен на некоторую частоту приема, амплитудный детектор выделяет постоянную составляющую несущей, запитывает этой энергией передатчик и генератор кода. Через мгновение, RFID посылает в ответ некоторый уникальный идентификационный код, принимаемый базовым устройством. Просто и понятно. Что же предложили в устройстве Ambient Backscatter?
Отличие заключается в том, что для RFID используется специальные приемо-передатчики, работающие на небольших расстояниях, для которых специальное стационарное устройство создает мощный радиосигнал на конкретной частоте. Использование же просто энергии радиоэфира для питания отдельного приемопередатчика сильно затруднено, т.к. средняя напряженность электромагнитного поля невысока, и обычно недостаточно для создания устойчивых и стабильных генераторов, модуляторов и передатчиков. Практически, это реализуемо только в непосредственной близости от мощных радиоизлучающих устройств.
Разработанная система использует несколько другой принцип, и может работать на удалении от источника телевизионного сигнала на расстоянии до 10 км. Для своей работы Ambient Backscatter использует переотражение существующих, достаточно мощных радиосигналов: телевидения, сотовой связи и т.п.

Ambient Backscatter Device

Для обмена информацией в Ambient Backscatter используется отражение существующих сигналов. Таким образом, технология, по сути, полностью полагается на уже имеющуюся инфраструктуру беспроводных сигналов — сотовых или телевизионных. Устройство работает в двух режимах, приема и передачи. В режиме передачи ретранслируется весь принимаемый, но несколько видоизмененный сигнал. В нем, в соответствии с внутрисетевым протоколом обмена посылается стандартный сигнал, идентифицирующий устройство и его состояние. С точки зрения посторонних устройств (например, телевизионного приемника) этот сигнал будет всего лишь одним из других многолучевых реплик исходного сигнала. Другие же устройства Ambient Backscatter, находящиеся рядом в режиме приема, сумеют выделить из этого ретранслированного сигнала некоторые видоизмененные фрагменты и декодировать передаваемую информацию.

Ambient Backscatter Demodulation

Были разработаны и протестированы прототипы устройств для построения системы обмена, присущей, например различным распределенным на небольших расстояниях друг от друга датчикам. Каждый прототип представляет собой печатную плату с антенной, размером с кредитную карту. Для индикации получения сигнала используется светодиодный индикатор. Были проведены эксперименты в закрытых помещениях, на открытом воздухе, на разных расстояниях от передающей телевизионной вышки.
В среднем, были получены следующие результаты для скорости передачи 1 кбит/с BER 0,001(вероятность ошибки на бит) для расстояний между устройствами: 75 см на воздухе, 45 см в закрытом помещении. Телевышка находилась более чем в 10 км.

Разработчики уверены в хороших перспективах технологии Ambient Backscatter. Ее можно использовать для формирования беспроводной сети пространственно-распределенных сенсоров. Кроме того очень заманчивым выглядит ее использование для обычных сотовых телефонов, чтобы при полностью разряженном аккумуляторе оставалось возможность отправить текстовые сообщения. В любом случае идея интересная и все будет зависеть от скорости появления подобных устройств на рынке и их стоимости.
(по материалам abc.cs.washington.edu)