W-Lan-Trick Wie Geräte ohne Stromversorgung funken können

Das Internet der Dinge krankt bislang auch am Energiehunger der vernetzten Geräte. Jetzt wollen fünf Informatiker eine brillant einfache Lösung gefunden haben: Ihre Sensoren manipulieren existierende Funknetzwerke, ohne eigene Stromversorgung.

W-Lan-Werbung: Sensoren sollen drahtloses Internet als Stromquelle nutzen
AFP

W-Lan-Werbung: Sensoren sollen drahtloses Internet als Stromquelle nutzen


Viel wird derzeit über die Möglichkeiten und die Zukunft des Internets der Dinge gesprochen - in der Praxis aber stehen der Vernetzung von Alltagsgegenständen noch viele Probleme im Weg. Eines der größten: der Energiehunger der kommunizierenden Sensoren, Spontan-Netzwerke und smarten Pakete. Zwar können derzeit schon Alltagsgegenstände mit Sensoren aufgerüstet werden, die auch per Funk miteinander und dem Internet kommunizieren - aber dazu brauchen sie eine externe Stromversorgung. Und die wiederum beschränkt, wie klein man die Sensoren bauen kann.

Fünf Informatiker von der University of Washington haben jetzt eine elegante Lösung für dieses Problem vorgeschlagen. In einem einfachen Versuchsaufbau zeigen sie, wie sie durch die Manipulation eines W-Lan-Signals batterielose Geräte drahtlos ans Internet anschließen können. Diese Technik funktioniert erstaunlich einfach und ist so extrem energiesparsam, dass Bryce Kellogg und seine Kollegen in ihrem Paper schreiben: "Wir sind überzeugt, dass damit die Akzeptanz und Verbreitung von RF-gespeisten Geräten verbessert und deren allgegenwärtige Vernetzung (...) ermöglicht werden könnte."

Die Forscher nennen ihren Ansatz Wi-Fi Backscatter, zu deutsch: W-Lan Rückstreuung; er soll Mitte August auf der Sigcomm-Konferenz der wissenschaftlichen Öffentlichkeit vorgestellt werden. Sein Funktionsprinzip ist schnell erklärt: Der zu vernetzende Sensor ist mit einer speziellen Antenne ausgerüstet, die die Intensität eines vorhandenen W-Lan-Signals modulieren kann. Es reflektiert gewissermaßen die W-Lan-Wellen, verändert sie dabei aber ein wenig. Anstatt sich also in ein W-Lan-Netz einzuwählen, moduliert es dessen Charakteristik in einer Weise, die zum Beispiel von einer Laptop-Software registriert werden kann. Diese Veränderung ist so minimal, dass die dafür nötige Energie aus dem W-Lan-Feld selbst bezogen werden kann. Eine grobe Analogie wäre das schnelle Ein- und Ausschalten eines Autoradios, um so Morsesignale zu verschicken.

Durch diese Veränderungen können erstaunlich gut Daten übermittelt werden, im Versuchsaufbau immerhin ein Kilobit pro Sekunde, bei weniger als zehn Mikrowatt Energieaufnahme und bis zu 2,1 Metern Abstand.

Die Umsetzung dieses einfachen Prinzips ist freilich alles andere als trivial. Das zeigen die vielen Spezialfälle und technischen Hindernisse, die die Forscher im Paper behandeln. Aber es ist trotzdem eine vergleichsweise einfache Antwort auf ein viel komplexeres Problem.

Zwar können sie bereits aus den quasi allgegenwärtigen elektromagnetischen Feldern von W-Lan-, Fernseh- und Mobilfunkgeräten ihre Energie schöpfen - aber die reicht nicht, um auch eine aktive Verbindung zum Internet herstellen zu können. Der Betrieb eines Bluetooth- oder W-Lan-Senders setzt prinzipiell eine Energiequelle voraus, die um zwei bis drei Größenordnungen größer ist, als das, was man aus Hintergrundstrahlung abziehen könnte.

Mit der Modulation eines bestehenden W-Lan-Signals lösen die Forscher nun zwei Probleme zugleich: Sie speisen ihre Antenne mit der Energie, die sie auch zur Datenübertragung manipulieren.

kno

Mehr zum Thema
Newsletter
Games und Gadgets: Die Welt digital


Forum - Diskutieren Sie über diesen Artikel
insgesamt 22 Beiträge
Alle Kommentare öffnen
Seite 1
uherm_ 05.08.2014
1. RFID ist schon erfunden
Wenn ich es richtig verstehe, ist das also nichts neues.
shirker 05.08.2014
2. Ein kleiner Schritt...
für ein Forscherteam. Ein großer Schritt für die Matrix!
Johan_Fremerey 05.08.2014
3. Neu?
Funktioniert nicht bereits die Diebstahlsicherung in vielen Einkaufshäusern nach diesem Prinzip?
raphanus 05.08.2014
4. RFID-Transponder
Die Technologie der passiven RFID-Transponder, die bereits vor Jahrzehnten entwickelt wurde, arbeitet nach genau diesem Prinzip. Die winzigen Chips werden seit Jahren z. B. in Preisetiketten und elektronischen Fahrausweisen verwendet.
FerrisBueller 05.08.2014
5. Elektrosmog
Hmm, da liefert ein normales Funknetzwerk genug Energie, um elektrische Geräte über einige Meter hinweg drahtlos mit Spannung zu versorgen aber gleichzeitig soll dieses Feld nicht im Mindesten mit biologischen Zellen interagieren und diese schädigen können? Nichts für ungut, aber da passt etwas für mein Verständnis überhaupt nicht zusammen.
Alle Kommentare öffnen
Seite 1

© SPIEGEL ONLINE 2014
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH


Die Homepage wurde aktualisiert. Jetzt aufrufen.
Hinweis nicht mehr anzeigen.