0 引言

    在物聯(lián)網(wǎng)中有大量的低成本和低功耗設(shè)備通過(guò)傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，把相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)或云端進(jìn)行處理。這些設(shè)備不需要隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，能夠在低功耗的情況下長(zhǎng)期被使用，當(dāng)環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化的時(shí)候，或者服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)需要查詢它們狀態(tài)的時(shí)候，它們將從休眠的狀態(tài)中被激活進(jìn)行通信。如何降低這些設(shè)備的功耗和成本是物聯(lián)網(wǎng)得以快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。

    目前支持無(wú)線連接物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有LoRA(Long-Range)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT、IEEE802.15.4、低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy，BLE)等，相應(yīng)的設(shè)備具有低成本和低功耗的特點(diǎn)。然而，這些應(yīng)用場(chǎng)景都需要給物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電或者配置電池來(lái)維持基本的工作狀態(tài)，依賴于安裝和部署特定的信號(hào)源發(fā)送特定頻段的無(wú)線信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信等。

    在目前移動(dòng)通信、電視廣播或Wi-Fi信號(hào)非常普及的情況下，如果能利用環(huán)境中的電磁波信號(hào)作為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能量輸入，并且對(duì)這些無(wú)線信號(hào)進(jìn)行有條件的反射，把所需要信息傳送給接收設(shè)備，將能夠使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備省去傳統(tǒng)無(wú)線信號(hào)發(fā)送和接收所需要的射頻電路或芯片，從而使設(shè)備具有非常低的功耗和成本，實(shí)現(xiàn)海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在不同場(chǎng)景下的部署需求。這種把周圍已經(jīng)存在的無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)變成電能來(lái)源和通信媒介的技術(shù)稱為環(huán)境反向散射技術(shù)。

    本文首先簡(jiǎn)要概述反向散射技術(shù)的分類和基本特點(diǎn)，然后基于Wi-Fi信號(hào)下的環(huán)境反向散射技術(shù)，分析反向散射的設(shè)備通過(guò)接收Wi-Fi報(bào)文及反射信號(hào)來(lái)傳遞信息的可行性，討論設(shè)備實(shí)現(xiàn)Wi-Fi雙向通信的硬件框架和軟件模塊結(jié)構(gòu)，介紹反向散射技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，并歸納該技術(shù)的挑戰(zhàn)和改進(jìn)方向。最后展望了基于Wi-Fi信號(hào)的環(huán)境反向散射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和研究方向。

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作者信息:

成  剛

(上海諾基亞貝爾股份有限公司，上海200127)