برچسب‌های بازتابی: حل یکی از مشکلات مهم اینترنت اشیا

این مطلب یکی از مقالات پرونده ویژه «اینترنت اشیا» است. برای دانلود کل پرونده ویژه اینجا کلیک کنید. 

 می‌توان گفت این مشکل تا حدود زیادی حل شده است و امروزه ابزارهایی در اختیار داریم که قادرند توان مصرفی خود را از طریق تبدیل امواج رادیویی به برق تأمین کنند. اما همچنان یک مشکل بزرگ بر سر راه همه‌گیر شدن اینترنت اشیا وجود دارد و آن نداشتن امکان اتصال این ابزارها به اینترنت است. حال گروهی از محققان موفق شده‌اند روشی برای حل این مشکل بیابند و ما را یک قدم دیگر به عملی شدن «اینترنت اشیا» نزدیک‌ترکنند.
در دنیای اینترنت اشیا، ابزارها و تجهیزاتی که در محیط زندگی و کارمان استفاده می‌کنیم به شبکه متصل هستند و با یکدیگر در تعامل‌اند. اطلاعات را از محیط جمع‌آوری و با دیگر ابزارهای موجود در شبکه ارتباط برقرار می‌کنند و بر محیط تأثیر می‌گذارند. فاصله زیادی نداریم تا زمانی‌که میلیاردها ابزار در کل دنیا در قالب «اینترنت اشیا» به هم متصل شوند. زمانی که درون همه دستگاه‌ها و ابزارهایی که در محیط اطراف خود داریم، حس‌گرهایی تعبیه شود و این حس‌گرها بر اساس مأموریت و کارکردی که دارند، اطلاعاتی را جمع‌آوری کنند و آن‌ها را با سایر دستگاه‌ها و ابزارهای مرتبط به اشتراک گذارند. از این طریق امکان نظارت بر همه چیز وجود خواهد داشت؛ از میزان امنیت ساختار یک پل گرفته تا سلامت کاربر. اما مشکلی در به واقعیت پیوستن چنین ایده‌ای وجود دارد: ارائه راهی ارزان و به صرفه برای رساندن توان به این ابزارها و اتصال آن‌ها  به اینترنت است. ابزارهای وای‌فای مرسوم و کم‌توان سه تا چهار برابر توان بیش‌تری از امواج تولید شده را مصرف می‌کنند که این چالش پیش‌روی تهیه اتصال وای‌فای برای اینترنت اشیا است. در راستای حل چنین مشکلی، مهندسان دانشگاه واشنگتن یک سیستم ارتباطی جدید طراحی کرده‌اند که با کمک آن، ابزارهای بدون باتری قادر خواهند بود از سیگنال‌های رادیویی به‌عنوان منبع توان استفاده کنند و از زیرساخت وای‌فای موجود،  به منظور برقراری اتصال اینترنتی بهره ببرند. این فناوری که Wi-Fi backscatter نام دارد، نخستین فناوری است که می‌تواند ابزارهای بدون باتری را به زیرساخت وای‌فای متصل کند.

 شکل1: Wi-Fi backscatter از سیگنال‌های رادیویی به‌عنوان منبع توان استفاده می‌کند  و از زیر ساخت‌های وای‌فای موجود در محل برای فراهم کردن ارتباط اینترنتی برای ابزارهای بدون باتری بهره می‌برد.  

به گفته شیان گالکتا،استادیار علوم کامپیوتر و مهندسی دانشگاه واشنگتن:«ما اکنون قادریم از طریق وای‌فای ابزارها را متصل کنیم، در حالی‌که توانی کم‌تر از آن‌چه یک ارتباط وای‌فای در حالت عادی نیاز دارد، مصرف می‌کند.» این گروه از محققان قصد دارند بر اساس فناوری ابداعی خود شرکتی را نیز پایه‌گذاری کنند. این محققان  به‌عنوان راه حل،  نمونه اولیه‌ای از یک برچسب (tag) با مصرف توان فوق‌العاده کم را توسعه داده‌اند. این برچسبشامل یک آنتن و مداری می‌شود که می‌تواند با لپ‌تاپ‌ها و اسمارت‌فون‌های مجهز به وای‌فای ارتباط برقرار کند (تبادل داده کند – صحبت کند)، در حالی‌که توان ناچیزی مصرف می‌کند. اساس کار این برچسب‌ها به این‌گونه است که به دنبال سیگنال‌های وای‌فای تبادل شده بین روتر وای‌فای و یک لپ‌تاپ یا اسمارت‌فون می‌گردند. 

 شکل2: تجهیزات مورد استفاده در آزمایش؛ برچسب بازتابی در میانه تصویر دیده می‌شود.

این برچسب‌ها داده‌ها را بر اساس بازتاب یا عدم بازتاب سیگنال‌های روتر وای‌فای رمزگذاری می‌کنند که نتیجه آن، ایجاد اندکی تغییر در سیگنال بی‌سیم خواهد بود. ابزارهای مجهز به وای‌فای نظیر لپ‌تاپ‌ها یا اسمارت‌فون‌ها این تغییرات جزئی را تشخیص داده و داده‌های ارسالی از سوی برچسب را دریافت می‌کنند. ممکن است این فکر پیش آید که چه‌طور ممکن است با یک ابزار با مصرف توان پایین که چنین تغییرات اندکی در سیگنال بی‌سیم ایجاد می‌کند، بتوان چنین کاری کرد. 
جوشوا اسمیت، یکی از اعضای گروه تحقیق و استاد علوم کامپیوتر و مهندسی برق، این مورد را چنین توضیح می دهد: «اگر شما به دنبال الگوهای خاصی باشید، می‌توانید سیگنال مورد نظر خود را از میان سایر بازتاب‌های وای‌فای موجود در محیط بیابید». سرعت برقراری ارتباط با یک ابزار وای‌فای توسط برچسب‌های Wi-Fi backscatter،  یک کیلو بیت در ثانیه از فاصله حدود دو متری است. این محققان در نظر دارند فاصله را تا حدود 20 متر افزایش دهند.

منبع: 1 و 2