Hej då batterier! Hej Ambient Backscatter Tags!

Sakernas Internet, även kallat Internet of Things (IoT), suddar ut gränserna mellan den digitala och den fysiska världen. Redan idag är det möjligt att styra ljus i hemmet från sin mobil eller mäta fysisk aktivitet med smartklockor. Cisco, ett stort företag inom datorkommunikation, beräknar att 50 miljarder ”saker” kommer att vara anslutna till Internet år 2020. Att regelbundet byta batterier på 50 miljarder enheter är dock både besvärligt och oekonomiskt. En stor utmaning med Sakernas Internet är därför att utveckla IoT-enheter som inte behöver batterier.

En ny och lovande teknik som kallas för ambient backscatter har potential att lösa denna utmaning. Ambient backscatter-enheter skördar energi från radiovågor i omgivningen, t.ex. från TV-master eller WLAN-accesspunkter, i stället för att förlita sig på batterier. De utnyttjar också befintliga radiovågor för att kommunicera med varandra genom att göra små förändringar av radiovågornas signaler. Förändringarna är så små att de inte stör befintliga teknologier, men samtidigt är de tillräckligt stora att andra ambient backscatter-enheter i närheten kan identifiera dem. På detta sätt behöver ambient backscatter-enheter inte längre själva generera radiovågor, vilket skulle ta mycket energi. Vi tror att denna teknologi kan vara nyckeln till batterilösa IoT-enheter.

Svårt att välja ett mellanled

Fastän det redan finns prototyper av ambient backscatter-enheter kan de hittills bara kommunicera med andra enheter i dess närhet. Det är ännu inte möjligt att bygga nätverk av ambient backscatter-enheter, vilket skulle möjliggöra nya tillämpningar. Problemet är att signaler från ambient backscatter-enheter är så svaga att det är väldigt svårt för en sändare att välja ett mellanled för att kunna nå en mottagare som inte är i närheten.

Projektet avser att utnyttja ett fenomen som kallas konstruktiv radiointerferens för att förstärka signaler och därmed göra det möjligt att bygga nätverk av ambient backscatter-enheter. Idéen är att om en enhet vill skicka ett datapaket, så ber den de andra enheterna i sin omgivning att skicka samma paket exakt samtidigt. På detta sätt summeras sändningar från flera enheter och ger en mycket starkare signal. Principen är jämförbar med en sångkör som låter mycket högre än en enskild sångare.

Projektets preliminära experiment har visat att konstruktiv radiointerferens är en lovande ansats för att bygga nätverk av batterilösa ambient backscatter-enheter. Sådana nätverk skulle möjliggöra nya IoT-tillämpningar vilka tidigare var oekonomiskt på grund av batterierna. På detta sätt hoppas man att bidra till Internets vidare spridning och att sudda ut gränserna mellan det digitala och det fysiska.

Projektet drivs av Frederik Hermans, Uppsala Universitet.