Cuando se diseñó WiFi, estaba destinado a comunicaciones de datos de alta velocidad. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) estableció los estándares para las comunicaciones, ese es el protocolo 802.11, un número familiar en muchos enrutadores inalámbricos.

Según el protocolo, una vez que un dispositivo no puede enviar al menos un megabit por segundo (Mbps), está "fuera de rango". Incluso si fuera físicamente posible enviar, decir, medio megabit por segundo, el protocolo no lo permitirá.

El científico informático Neal Patwari de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis ha estado trabajando con un grupo que utiliza sensores para recopilar continuamente datos sobre la calidad del aire interior de los hogares de los voluntarios. en un proyecto patrocinado por el Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas (NIBIB).

Pero cuando los investigadores dejaron de recibir datos, no había forma de determinar si se había desconectado un sensor, o si algo estaba interfiriendo con la señal WiFi. Solo necesitaban enviar un pequeño ping, un poquito de datos, pero ese era el problema:el protocolo no lo permitiría.

"Estábamos tratando de averiguar, ¿Podemos enviar datos de menor velocidad desde un dispositivo WiFi aunque no sea parte del protocolo? utilizando el mismo hardware? ", Dijo Patwari, profesor de ingeniería eléctrica y de sistemas y de informática e ingeniería.

En efecto, encontraron una manera.

Patwari y el equipo presentaron los resultados de su investigación el 22 de octubre en ACM MobiCom 2019, la 25ª Conferencia Internacional sobre Computación Móvil y Redes.

Para su estudio sobre cómo la calidad del aire interior afecta las tasas de asma, los investigadores necesitaban muchos datos de muchos hogares con niños asmáticos durante un largo período de tiempo.

Los participantes de la investigación acordaron tener sensores de calidad del aire en sus hogares. Los sensores transmitieron datos a los investigadores a través de WiFi, y se esperaba que lo hiciera durante un año.

"Esto es un problema, ", Dijo Patwari." Si alguna vez ha tenido que configurar y mantener una red inalámbrica, usted sabe que requiere algo de trabajo de vez en cuando si algo sale mal ".

Algo siempre saldrá mal y, después de mucha comunicación de ida y vuelta con los participantes para arreglar las cosas, A los investigadores les preocupaba que los desafíos hicieran que los participantes abandonaran los estudios.

Patwari experimentó esta frustración él mismo, cuando puso un sensor en su dormitorio, al otro lado de la casa desde su enrutador inalámbrico. Su propio alumno, Philip Lundrigan, también autor del estudio, llamó cuando el enlace se cayó. Cuando fue a comprobar el enrutador, tuvo que apartar una canasta de ropa sucia.

Repentinamente, se restauró la conexión al sensor.

"Era el cesto de la ropa sucia, " él dijo, "¡Y era ropa limpia!"

No era que la lavandería hubiera formado una pared impenetrable y la señal WiFi se detuvo en seco. Bastante, dado que el sensor estaba lejos del enrutador, cualquier pequeña perturbación impulsaba la tasa de transferencia de datos por debajo de 1 Mbps, la tasa de transferencia más baja permitida por el protocolo. Entonces se cortó la comunicación.

La situación que los investigadores intentaban abordar no requería tantos datos, aunque. Solo estaban tratando de encontrar una manera de averiguar si la conexión se había terminado, o si el sensor se ha desenchufado. Para este propósito, en lugar de tratar el transmisor como algo que envía datos, Patwari decidió considerarlo como algo que enviaba ruido.

Los hogares modernos están inundados de ruido inalámbrico, desde computadoras hasta televisores, estéreos y teléfonos celulares, las señales están en todas partes. El equipo, dirigido por Phil Lundrigan, profesor asistente en la Universidad Brigham Young, pensaron que podrían usar esto a su favor. Programaron en el sensor WiFi una serie de 1 y 0, esencialmente activando y desactivando la señal en un patrón específico. El enrutador pudo distinguir este patrón del ruido inalámbrico circundante.

Entonces, incluso si no se recibieron los datos del sensor, el enrutador podría detectar ese patrón en el ruido ambiental y saber que el sensor aún estaba transmitiendo algo.

El proceso no es del todo sencillo; algún ruido es más fuerte que otro ruido, por lo que el equipo tuvo que idear una forma de silenciar algunos de los ruidos más fuertes para detectar el mensaje oculto del sensor. Señales cercanas, digamos, el televisor al lado del enrutador — fueron cancelados. Al analizar solo algunas señales más débiles, resulta mucho más fácil distinguir el patrón que envía el sensor.

"Si el punto de acceso escucha este código, dice, "OK, Sé que el sensor todavía está vivo y está tratando de alcanzarme. está fuera de alcance, "" Dijo Patwari. "Básicamente se trata de enviar un poco de información que dice que está vivo".

El equipo, que también incluía a Sneha K. Kasera, profesor de la Universidad de Utah, finalmente demostró que el código se podía transmitir incluso más lejos que el límite del rango de datos WiFi, el doble de lejos, De hecho.

"Incluso cuando la canasta de la ropa sucia está en el camino y el enlace no puede enviar datos a una velocidad de 1 Mbps, todavía puede enviar este código, "Patwari dijo, "y su enrutador sabe que el sensor está vivo y transmitiendo. El investigador puede estar tranquilo sabiendo que el sensor todavía está recopilando datos, y eventualmente obtendrán sus datos de calidad del aire ".

Este es solo el comienzo de la nueva innovación. Podría crear los llamados protocolos inalámbricos de "largo alcance", incluso de mayor alcance, según Lundrigan, o se puede utilizar además de otra tecnología inalámbrica como bluetooth o celular.

"Podemos enviar y recibir datos independientemente de lo que esté haciendo WiFi, ", Dijo Lundrigan." Todo lo que necesitamos es la capacidad de transmitir energía y luego recibir mediciones de ruido ".