Quando o WiFi foi projetado, foi projetado para comunicações de dados de alta velocidade. O Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) define os padrões para comunicações - esse é o protocolo 802.11, um número familiar em muitos roteadores sem fio.

De acordo com o protocolo, uma vez que um dispositivo é incapaz de enviar pelo menos um megabit por segundo (Mbps), está "fora do alcance". Mesmo que fosse fisicamente possível enviar, dizer, meio megabit por segundo, o protocolo não permite.

O cientista da computação Neal Patwari, da McKelvey School of Engineering da Washington University em St. Louis, tem trabalhado com um grupo que usa sensores para coletar continuamente dados sobre a qualidade do ar interno das casas de voluntários. em um projeto patrocinado pelo Instituto Nacional de Imagem Biomédica e Bioengenharia (NIBIB).

Mas quando os pesquisadores pararam de receber dados, não havia uma maneira de determinar se um sensor foi desconectado, ou se algo estava interferindo no sinal WiFi. Eles só precisavam enviar um pequeno ping, um pouquinho de dados, mas esse era o problema - o protocolo não permitia.

"Estávamos tentando descobrir, podemos enviar dados de taxa mais baixa de um dispositivo WiFi, mesmo que não faça parte do protocolo, usando o mesmo hardware? ", disse Patwari, professor de engenharia elétrica e de sistemas e de ciência da computação e engenharia.

De fato, eles encontraram uma maneira.

Patwari e a equipe apresentaram os resultados de sua pesquisa em 22 de outubro na ACM MobiCom 2019, a 25ª Conferência Internacional sobre Computação Móvel e Redes.

Para seu estudo sobre como a qualidade do ar interno afetou as taxas de asma, os pesquisadores precisavam de muitos dados de muitas casas com crianças asmáticas por um longo período de tempo.

Os participantes da pesquisa concordaram em ter sensores de qualidade do ar em suas casas. Os sensores transmitiram dados aos pesquisadores via WiFi, e era esperado que fizesse isso por um ano.

"Isto é um problema, "Patwari disse." Se você já teve que configurar e manter uma rede sem fio, você sabe que isso requer algum trabalho de vez em quando, se algo der errado. "

Algo sempre dá errado, e, depois de muita comunicação com os participantes para consertar as coisas, os pesquisadores temiam que os desafios pudessem fazer com que os participantes desistissem.

O próprio Patwari experimentou essa frustração, quando ele colocou um sensor em seu quarto, do outro lado da casa de seu roteador sem fio. Seu próprio aluno, Philip Lundrigan, também autor do estudo, chamado quando o link caiu. Quando ele foi verificar o roteador, ele teve que tirar um cesto de roupa suja do caminho.

De repente, a conexão com o sensor foi restaurada.

"Foi o cesto de roupa suja, " ele disse, "e era roupa limpa!"

Não que a roupa suja tivesse formado uma parede impenetrável e o sinal WiFi tivesse parado de funcionar. Em vez, já que o sensor estava longe do roteador, qualquer pequena perturbação chutou a taxa de transferência de dados abaixo de 1 Mbps - a taxa de transferência mais baixa permitida pelo protocolo. Portanto, a comunicação foi cortada.

A situação que os pesquisadores estavam tentando resolver não exigia tantos dados, no entanto. Eles estavam apenas tentando encontrar uma maneira de descobrir se a conexão havia sido encerrada, ou se o sensor foi desconectado. Para este propósito, em vez de tratar o transmissor como algo que envia dados, Patwari decidiu considerá-lo como algo que envia ruído.

As casas modernas estão inundadas de ruído sem fio - de computadores a televisores, aparelhos de som e telefones celulares - os sinais estão por toda parte. O time, liderado por Phil Lundrigan, professor assistente na Brigham Young University, pensaram que poderiam usar isso a seu favor. Eles programaram no sensor WiFi uma série de 1s e 0s, essencialmente ligando e desligando o sinal em um padrão específico. O roteador foi capaz de distinguir esse padrão do ruído sem fio ao redor.

Portanto, mesmo que os dados do sensor não estejam sendo recebidos, o roteador poderia detectar esse padrão no ruído ambiente e saber que o sensor ainda estava transmitindo algo.

O processo não é totalmente simples; algum ruído é mais alto do que outro ruído, portanto, a equipe teve que inventar uma maneira de silenciar alguns dos ruídos mais altos para detectar a mensagem oculta do sensor. Sinais próximos - digamos, a televisão ao lado do roteador - foram canceladas. Ao analisar apenas alguns sinais mais fracos, torna-se muito mais fácil identificar o padrão enviado pelo sensor.

"Se o ponto de acesso ouvir este código, diz, "OK, Eu sei que o sensor ainda está vivo e tentando me alcançar, está apenas fora de alcance, "" Patwari disse. "Basicamente, está enviando um bit de informação que diz que está vivo."

O time, que também incluiu Sneha K. Kasera, professor da Universidade de Utah, acabou mostrando que o código poderia ser transmitido ainda mais longe do que a borda do intervalo de dados WiFi - duas vezes mais longe, na verdade.

"Mesmo quando o cesto da roupa suja está no caminho e o link não consegue enviar dados na taxa de 1 Mbps, ele ainda pode enviar este código, "Patwari disse, "e seu roteador saberá que o sensor está ativo e transmitindo. O pesquisador pode ficar tranquilo sabendo que o sensor ainda está coletando dados, e, eventualmente, eles obterão seus dados de qualidade do ar. "

Este é apenas o começo para a nova inovação. Pode ser capaz de tornar os chamados protocolos sem fio de "longo alcance" de alcance ainda mais longo, de acordo com Lundrigan, ou ser usado em cima de outra tecnologia sem fio, como bluetooth ou celular.

"Podemos enviar e receber dados independentemente do que o WiFi esteja fazendo, "Lundrigan disse." Tudo o que precisamos é a capacidade de transmitir energia e, em seguida, receber medições de ruído. "