I dispositivi per l’Internet delle Cose (IoT) collegano sensori mediante segnali radio ma questo tipo di trasmissioni richiede energia da batterie limitando l’usabilità. Ricercatori di Disney Research hanno stabilito una possibile alternativa alle onde radio sfruttando la propagazione delle onde elettromagnetiche di TV, radio e telefoni cellulari.
Ricerche guidate da Alanson Sample, direttore del laboratorio a capo del Wireless Systems group di Disney Research, hanno consentito di ideare un sistema di sensori a bassissima potenza in grado di trasmettere i dati a un ricevitore centrale grazie alla riflessione delle onde radio ambientali di sistemi di radiodiffusione commerciali che già si trovano in molti ambienti di lavoro d’ufficio.
“La nostra idea” dice Sample, “è riutilizzare i segnali radio che sono intorno a noi come mezzo per trasmettere dati, un po’ come inviare increspature nell’acqua di uno stagno”.
Questo tipo di approccio, spiegano i ricercatori, riduce il fabbisogno elettrico dei nodi di sensori essendo la generazione delle onde radio la principale responsabile del consumo di batterie. In una dimostrazione eseguita nel laboratorio di Disney Research i ricercatori sono stati in grado di soddisfare la piccola quantità di energia necessaria sfruttando celle solari ottimizzate per condizioni di scarsa luminosità.
I ricercatori hanno presentato i dettagli del sistema ultra-wideband (UWB) “backscatter” ambientale alla IEEE Conference on Computer Communication di Atlanta. Il team di ricercatori, che include Chouchang Yang e Jeremy Gummeson, ha dimostrato il sistema in un ambiente di lavoro di ufficio al chiuso, sfruttando i segnali ambientali di 14 torri radio e di due telefoni cellulari.
Il principio del segnale retrodiffuso è già sfruttato con i tag RFID per trasmettere dati indietro verso l’antenna del ricetrasmettitore, attuando la comunicazione da parte del transponder, generando delle leggere fluttuazioni nell’ampiezza della portante RF che consentono di rappresentare il segnale inviato. Il meccanismo in questione funziona in un range limitato rendendo il sistema poco pratico in abbinamento ai sistemi per l’IoT. Altri ricercatori hanno dimostrato la possibilità di poter sfruttare ancora meno energia usando le onde radio ambientali di una singola fonte, come ad esempio, una stazione televisiva, ma il range d’uso è sempre limitato a pochi metri.
Sample spiega che l’approccio UWB sfrutta la retrodussione per tutte le sorgenti ambientali con conseguenti vantaggi; canali multipli consentono di rafforzare il rapporto segnale/rumore (la potenza del segnale utile rispetto a quella del rumore in un qualsiasi sistema di acquisizione, elaborazione o trasmissione dell’informazione), migliorando di conseguenza la sensibilità del lettore backscatter e diminuendo la presenza delle cosiddette zone morte. In pratica tutto ciò consente al sistema di operare con sorgenti ambientali del mondo reale permettendo di estendere il range a 22 metri quando si sfruttano i segnali di torri radio e a 50 metri quando si usano i segnali generati dal traffico dei canali uplink dei telefoni cellulari.
Poiché l’hardware necessario non deve essere adattato a una particolare frequenza, il sistema UWB può essere dispiegato in qualsiasi area metropolitana; al contrario di altri sistemi sperimentali che fanno leva sulle onde radio ambientali, il sistema di Disney non si concentra su un singolo segnale sorgente ma usa tutte le sorgenti radio ambientali disponibili, dalle trasmissioni radiofoniche in FM, ai segnali della TV digitale, alle trasmissioni avanti e indietro dei telefoni cellulari.
