Ambient Backscatter: Kommunikationsgeräte ernähren sich von Funkwellen

US-Forscher haben Geräte entwickelt, die sich von fremden Funkwellen ernähren: Die elektromagnetischen Wellen etwa von Rundfunksendern dienen als Energiequelle und zur Informationsübertragung.

Artikel veröffentlicht am 14. August 2013, 17:57 Uhr, Werner Pluta

Ambient Backscatter: Kommunikation wie per Morse-Code (Bild: University of Washington)

Der Babelfisch, so erzählt es Douglas Adams in seiner Science-Fiction-Romanserie Per Anhalter durch die Galaxis, sei ein Lebewesen, das sich von externen Gehirnwellen ernähre. Shyam Gollakota und seine Kollegen haben eine Art Babelfisch entwickelt: Geräte, die sich von externen Wellen ernähren und diese zur Kommunikation nutzen.

Ambient Backscatter heißt die Technik, die die Wissenschaftler der Universität von Washington in Seattle ersonnen haben. Dabei werden Geräte durch elektromagnetische Wellen in der Umwelt mit Energie versorgt. Diese können von Rundfunksendern, Mobilfunkbasisstationen oder von WLAN-Hotspots stammen. Die Geräte brauchen also keine eigene Energieversorgung.

Kommunikation mit fremden Wellen

Zudem nutzen sie die Funkwellen für die eigene Kommunikation, indem sie die Wellen zu einem anderen Gerät reflektieren. Das Muster der weitergeleiteten Wellen ergibt dann eine Nachricht. "Man kann diese Signale geringfügig reflektieren, um eine Kommunikation wie per Morse-Code zwischen den Geräten herzustellen", erklärt Joshua Smith, einer von Gollakotas Mitarbeitern.

Die Forscher aus Seattle haben bereits Prototypen gebaut, die auf diese Weise funktionieren: zwei etwa scheckkartengroße Geräte mit einem Berührungssensor, einer Antenne sowie einer Leuchtdiode, die aufblinkt, wenn Daten übertragen werden.

Bezahlsystem

Mit diesen führten sie Tests in der Umgebung durch - in Innenräumen, auf der Straße und auf dem Dach eines Parkhauses. Die Testpersonen waren dabei zwischen 800 Metern bis etwa 10,5 Kilometer von einem TV-Sendemast entfernt. Auch in einer Entfernung von über 10 Kilometern nahmen die Geräte noch genug Energie zum Kommunizieren auf. Die Wissenschaftler haben ein Bezahlsystem entwickelt, mit dem sie ein Guthaben von einem Gerät auf ein anderes übertragen konnten.

Diese Energy-Harvesting-Technik ermögliche eine Reihe von Anwendungen, sagt Gollakota, etwa für Wearables, ein intelligentes Haus oder für Sensoren, die in der Umwelt ausgebracht würden, beispielsweise um eine Brücke zu überwachen.

Geringe Reichweite und Übertragungsrate

Reichweite und Übertragungsrate sind eher gering: Die Geräte konnten in Innenräumen Daten über eine Entfernung von einem knappen halben Meter übertragen. Draußen waren es rund 75 Zentimeter. Die Datenrate lag bei 1 Kbps. Beides reiche aber aus, um Kontaktdaten auszutauschen, Sensordaten auszulesen oder eine Textnachricht zu versenden, sagen die Forscher.

Die Wissenschaftler stellen ihre Entwicklung auf der Konferenz der Special Interest Group on Data Communication (Sigcomm) der Association for Computing Machinery vor. Die Sigcomm-Konferenz findet derzeit in Hongkong statt.