バッテリーなしで無線通信できるIoTに最適な技術「WiFi Backscatter」とは?

By Gilad Lotan

家電や自動車など、ありとあらゆる「モノ」をインターネットに接続することで、モノ同士を双方向に情報をやりとりさせ相互制御できる技術「Internet of Things(IoT:モノのインターネット)」は、次世代の情報通信技術として期待されています。モノをあたかも小型のPCにしてインターネットにつなげて、インターネット世界をハブとしてモノ同士を接続させる従来型のアプローチに対して、「レーダー技術を応用して電源なしでモノとモノを直接つなげデータのやりとりをする」という、まったく異なる技術「WiFi Backscatter」が発表されました。

WiFi Backscatter
http://iotwifi.cs.washington.edu/

New devices run on Wi-Fi signals alone - CNET
http://www.cnet.com/news/new-devices-run-on-wi-fi-signals-alone/

WiFi Backscatterをつかった無線通信のコンセプトが以下のムービーで説明されています。

WiFi Backscatter: Connecting RF-Powered Devices to the Internet - YouTube


インターネット通信に使われているWi-Fiはあまりにも多くの電力を消費しています。バッテリーなしでインターネットにアクセスできないものでしょうか?


WiFi Backscatterは、バッテリーなしで情報をやりとりすることができます。仕組みは、「RF Powered Device」(無線給電デバイス)がWi-Fiルータから受け取った電波を、PCなどの他の端末に反射(伝達)させるか……


まったく反射させないかを切り替え、信号を高速にON/OFFすることで2進数のデジタルデータとして送信するというもの。


WiFi Backscatter技術では、インターネットに接続するために必要な電力は10マイクロワット(0.01ミリワット)で、この電力はワイヤレスで給電してもらうため、RF Powered Deviceにバッテリーは不要というわけです。


WiFi Backscatterの動きを実験してみます。赤丸で囲まれた機械がRF Powered Deviceで、Wi-Fiルータからの電波を断続的に反射することでデータを送信します。


RF Powered Deviceの送信する様子は画面右下のモニターに表示されます。


画面左の黒い機械がWi-Fiルータ。


RF Powered Deviceによって送信されたデータは、画面奥のディスプレイに表示されます。


実施にWi-Fiルータからの電波をON/OFF切り替えて反射することで、データを送信することができています。


Wi-Fi電波を断続的に反射することでデータ送信を行う「WiFi Backscatter」技術は、ワシントン大学コンピュータ科学専攻のシャム・ゴーラコータ准教授の研究チームが開発したもの。

WiFi Backscatterの背景にある技術は戦闘機で用いられているステルス性で、電気的にレーダー反射断面積(Radar cross-section)を大きくしたり極小化したりすることでWi-Fi電波を断続的に反射しているとのこと。すでに2メートルの距離で毎秒1kbの速度での通信に成功しており、今後、無線通信できる距離を20メートルに伸ばす予定です。

WiFi Backscatterはデータ送信にバッテリーが不要なためスマート家電だけでなく衣服などの身につける物をデータ端末に変身させるのにもってこいと言え、既存のWi-Fi環境をそっくりそのまま利用できることからも、モノのインターネットを実現するのにぴったりな技術として期待されそうです。

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