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研究人员称,一种发送数据的新方法可以绕过WiFi的限制。
 
WiFi最初是为高速数据通信而设计的。电气和电子工程师协会(IEEE)制定了通信标准,即802.11协议,这是许多无线路由器上常见的数字。
 
根据协议,一旦一个设备不能发送至少1兆比特每秒(Mbps),它就是“超出范围”。“即使在物理上有可能每秒发送0.5兆比特,协议也不允许。
 
尼尔·帕特瓦里(Neal Patwari)是圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering at Washington University in St. Louis)的电气和系统工程师兼计算机科学家。
 
但当研究人员停止接收数据时,就无法确定传感器是否被拔掉了,沐鸣app登录或者是否有什么东西干扰了WiFi信号。他们只需要发送一个小的ping信号,一小段数据,但这就是问题所在——协议不允许这样做。
 
“我们试图弄清楚,我们可以使用相同的硬件,从WiFi设备发送更低速率的数据,即使它不是协议的一部分?”电气与系统工程、计算机科学与工程教授帕特瓦里说。
 
的确,他们找到了办法。
 
WIFI的挫折
 
为了研究室内空气质量是如何影响哮喘发病率的,研究人员需要从许多长期有哮喘儿童的家庭中获得大量数据。
 
研究参与者同意在家里安装空气质量传感器。传感器通过WiFi将数据传输给研究人员,预计将持续一年。
 
“这是个问题,”帕特瓦里说。“如果你曾经不得不建立和维护一个无线网络,你就会知道,如果出了问题,每隔一段时间就需要做一些工作。”
 
有些事情总是会出错,在与参与者反复沟通以解决问题之后,研究人员担心这些挑战会导致参与者退出。
 
帕特瓦里自己也经历过这种沮丧,他在自己的卧室里安装了一个传感器,就在房子对面的无线路由器上。他以前的学生菲利普·伦德里根(Philip Lundrigan)也是这项研究的作者之一。当他去检查路由器时,他不得不把一篮子要洗的衣服移开。
 
 
突然,与传感器的连接恢复了。
 
 
“是洗衣篮,”他说,“而且是干净的衣服!”
 
 
这并不是说洗衣房形成了一堵无法穿透的墙,WiFi信号也被完全阻断了。相反,由于传感器离路由器很远,任何微小的扰动都会使数据传输速率低于1m / s(协议允许的最低传输速率)。所以通讯被切断了。
 
 
不过,研究人员试图解决的情况并不需要那么多数据。他们只是试图找到一种方法来确定连接是否已经终止,或者传感器是否已经断开。为了达到这个目的,帕特瓦里决定把发射机当作发送数据的东西,而不是把它当作发送噪音的东西。
 
 
我们吵闹的家庭
 
现代家庭充斥着无线噪音——从电脑到电视,从音响到手机——这些信号无处不在。由杨百翰大学(Brigham Young University)助理教授伦德里根(Lundrigan)领导的研究小组认为,他们可以利用这一点。他们给WiFi传感器设定了一系列的1和0,基本上是按照特定的模式开关信号。路由器可以从周围的无线噪声中分辨出这种模式。
 
 
因此,即使传感器的数据没有被接收到,路由器也能在环境噪声中识别出这种模式,并知道传感器仍在传输什么。
 
这个过程并不简单;一些噪音比其他噪音更大,因此研究小组不得不想出一种方法来消除一些最大的噪音,以便发现传感器隐藏的信息。附近的信号——比如,路由器旁边的电视——被取消了。通过分析一些较弱的信号,识别传感器发出的图案就变得容易得多。
 
如果接入点听到这个代码,它会说,‘好吧,我知道传感器还活着,沐鸣注册登陆并试图联系我,只是超出了范围,’”帕特瓦里说。“它基本上是在发送一个比特信息,表明它是活的。”
 
研究小组最终证明,这些代码的传输距离甚至比WiFi数据范围的边缘还要远——实际上是WiFi数据距离的两倍。
 
帕特瓦里说:“即使当洗衣篮挡住了路,链路不能以每秒1兆比特的速度发送数据,它仍然可以发送这个代码,然后你的路由器就知道传感器是活的,正在发送数据。”研究人员可以放心了,因为传感器仍在收集数据,最终他们会得到空气质量数据。”
 
这只是新创新的开始。根据Lundrigan的说法,它可能使所谓的“远程”无线协议的覆盖范围更广,或者应用于蓝牙或蜂窝网络等其他无线技术之上。
 
“无论WiFi在做什么,我们都可以发送和接收数据,”Lundrigan说。“我们所需要的只是传输能量然后接收噪音测量的能力。”
 
研究人员在ACM MobiCom 2019年大会上公布了他们的研究结果。犹他大学(University of Utah)教授Sneha K. Kasera也参与了这项研究。