HiNet

טכניקת התקשורת החדשה, שזכתה לשם “ambient backscatter” (מיחזור המעטפת) אצל החוקרים, עושה שימוש בשידורי טלוויזיה וסלולאר שכבר מקיפים אותנו 24 שעות ביממה. שני מכשירים יוצרים קשר זה עם זה באמצעות שימוש בסיגנלים הקיימים לצורך העברת נתונים. החוקרים בנו מכשירים קטנים ונטולי סוללה עם אנטנות המסוגלות לאתר, לרתום ולמחזר אותות טלוויזיה, שבשלב הבא נקלטים ע"י מכשירים דומים. הטכנולוגיה מאפשרת לרשת של מכשירים וחיישנים לנהל תקשורת ללא מקור כוח, המכונה "האינטרנט של הדברים".

"אנו מסוגלים לעשות שימוש חדש באותות האלחוטיים שנמצאים בסביבתנו הן כאמצעי תקשורת והן כמקור כוח", מסביר אחד ממובילי המחקר, שייאם גולאקוטה , פרופסור להנדסת תוכנה באוניברסיטת וושינגטון. "אנו מקווים כי לפיתוח יהיו יישומים במספר תחומים מגוון: מיחשוב לביש (wearable computing), בתים חכמים, ורשתות חיישנים עם יכולת פעילות עצמאית."

משתתפי המחקר הציגו את תוצאותיהם בוועידת תקשורת הנתונים שנערכה לאחרונה בהונג-קונג, והם אף זכו בתואר "המחקר הטוב ביותר" במהלכה.

"המכשירים שפיתחנו יוצרים רשת תקשורת מכלום", מסביר ג'ושוע סמית' , פרופסור נוסף שהשתתף במחקר. "ניתן להחזיר אותות אלה ברמה מסוימת כדי ליצור קוד מורס לתקשורת בין שני מכשירים נטולי סוללה."

ניתן להתקין חיישנים חכמים באופן קבוע כמעט בכל סוג של מבנה, ולהגדירם כך שייצרו תקשורת ביניהם. לדוגמה, סנסורים המותקנים בתוך מבנהו של גשר מסוגלים לנטר את מצב הבטון והפלדה שבגשר, ולשלוח התראה כאשר אחד הסנסורים מזהה סדק בעובי שערה. הטכנולוגיה ניתנת לשימוש גם לתקשורת – הודעות SMS ואי-מיילים, לדוגמה – ברכיבים לבישים, ללא צורך בסוללה.

החוקרים בדקו את טכניקת ה- ambient backscatterבאמצעות רכיבים בגודל כרטיס אשראי. אבות-טיפוס אלו מוקמו במרחק של מטרים בודדים זה מזה. עבור כל רכיב נבנתה אנטנה שחוברה למעגל מודפס רגיל ששלח הבזקים של תאורת LED בכל עת שקלט אות תקשורת מהמכשיר השני.

למעשה, המכשיר עצמו מכיל רכיב של מיקרו-בקר בסיסי ואנטנה. העלות של רכיבים אלו מאוד נמוכה, ובייצור תעשייתי היא מגיעה למספר סנטים. הפרויקט החדש משתלב בקונספט של "האינטרנט של הדברים" על-פיו, כל נקודה ונקודה מכוסה ע"י מכשירים וחיישנים המנהלים תקשורת זה עם זה, ויוצרים בפועל בתים ומשרדים חכמים. ככל שיהיו יותר מרכיבים אלו, הפועלים עצמאית-אנרגטית, כך תהיה הרשת עוצמתית יותר.

האנטנה מכוונת לתדרי UHF (539 MHz), אנרגיית האותות נרתמת לצורך הפעלת רכיב חשמלי קטנטן, המכיל שבב לוגי השולט באימפדנס של האנטנה. באמצעות שינוי האימפדנס של האנטנה, אות הטלוויזיה מפוזר בחזרה (backscattered)אל האטמוספרה בצורה מבוקרת. במילים אחרות הרכיב יכול לייצר אות משלו – אות שניתן לקליטה על-ידי רכיבים מקומיים אחרים – ללא כל מקור כוח, אלא פשוט באמצעות שימוש חוזר באות הטלוויזיה בדרך חכמה.

קבוצות של רכיבים נבדקו במגוון תנאים ומיקומים בתחומי העיר סיאטל, כולל חדר מדרגות של בית דירות, פינות רחוב והקומה העליונה של חניון עירוני. המקומות בהם הונחו הרכיבים היו במרחק משתנה בין 800 מטר ועד 10 ק"מ ממגדל טלוויזיה. החוקרים מצאו כי הרכיבים הצליחו לתקשר ביניהם, גם אלו שמוקמו במרחק הגדול ביותר מן המגדל. הרכיבים הקולטים הצליחו לקלוט את האותות מהרכיבים ששידרו אותם במקצב של 1 קילובייט/שנייה כאשר היו במרחק של עד 76 ס"מ זה מזה בחוץ, ובמרחק של עד 45 ס"מ בתוך חדרים סגורים. מרחק זה מספיק לצורך שליחת אינפורמציה כגון קריאות חיישנים והודעות SMS.

הטכנולוגיה של הרכיבים נטולי הסוללה ניתנת ליישום גם ברכיבים בעלי סוללה, דוגמת סמארטפונים. ניתן גם להגדיר קונפיגורציה שבה המכשיר הסלולארי עדיין יוכל לשלוח הודעות SMS לאחר שהסוללה התרוקנה, תוך שהוא שואב את האנרגיה הדרושה לשם כך מאותות הטלוויזיה שבסביבתו. היישומים האפשריים לטכנולוגיה זו הם כמעט אינסופיים, טוענים החוקרים, והם אף מתכננים להרחיב את נפח המקצבים והמרחקים של רשת התקשורת האמביינטית.