Lorsque le WiFi a été conçu, il était destiné aux communications de données à grande vitesse. L'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a défini les normes de communication, c'est-à-dire le protocole 802.11, un numéro familier sur de nombreux routeurs sans fil.

Selon le protocole, une fois qu'un appareil est incapable d'envoyer au moins un mégabit par seconde (Mbps), il est "hors de portée". Même s'il était physiquement possible d'envoyer, dire, un demi-mégabit par seconde, le protocole ne le permet pas.

L'informaticien Neal Patwari de la McKelvey School of Engineering de l'Université de Washington à St. Louis a travaillé avec un groupe utilisant des capteurs pour collecter en continu des données sur la qualité de l'air intérieur des maisons des volontaires, dans un projet parrainé par l'Institut national d'imagerie biomédicale et de bioingénierie (NIBIB).

Mais lorsque les chercheurs ont cessé de recevoir des données, il n'y avait aucun moyen de déterminer si un capteur avait été débranché, ou si quelque chose interférait avec le signal WiFi. Ils avaient juste besoin d'envoyer un petit ping, un tout petit peu de données, mais c'était le problème, le protocole ne le permettait pas.

"Nous essayions de comprendre, pouvons-nous envoyer des données à un débit inférieur à partir d'un appareil WiFi même si cela ne fait pas partie du protocole, en utilisant le même matériel ?", a déclaré Patwari, professeur d'ingénierie électrique et des systèmes et d'informatique et d'ingénierie.

En effet, ils ont trouvé un moyen.

Patwari et l'équipe ont présenté les résultats de leurs recherches le 22 octobre à l'ACM MobiCom 2019, la 25e Conférence internationale sur l'informatique mobile et les réseaux.

Pour leur étude sur l'impact de la qualité de l'air intérieur sur les taux d'asthme, les chercheurs avaient besoin de beaucoup de données provenant de nombreux foyers avec des enfants asthmatiques sur une longue période de temps.

Les participants à la recherche ont convenu d'avoir des capteurs de qualité de l'air dans leurs maisons. Les capteurs ont transmis des données aux chercheurs via WiFi, et devaient le faire pendant un an.

"C'est un problème, " a déclaré Patwari. " Si vous avez déjà dû mettre en place et maintenir un réseau sans fil, vous savez que cela nécessite un peu de travail de temps en temps si quelque chose ne va pas."

Quelque chose va toujours mal tourner, et, après beaucoup d'échanges avec les participants pour arranger les choses, les chercheurs craignaient que les défis entraînent l'abandon des participants.

Patwari a lui-même vécu cette frustration, quand il a mis un capteur dans sa chambre, à travers la maison de son routeur sans fil. Son propre élève, Philippe Lundrigan, également auteur de l'étude, appelé lorsque le lien est tombé en panne. Quand il est allé vérifier le routeur, il a dû déplacer un panier de linge à l'écart.

Soudainement, la connexion au capteur a été rétablie.

"C'était le panier à linge, " il a dit, "et c'était du linge propre !"

Ce n'était pas que le linge avait formé un mur impénétrable et que le signal WiFi s'était arrêté net. Plutôt, le capteur étant éloigné du routeur, toute petite perturbation a fait chuter le taux de transfert de données en dessous de 1 Mbps, le taux de transfert le plus bas autorisé par le protocole. La communication a donc été coupée.

La situation que les chercheurs essayaient de résoudre ne nécessitait pas autant de données, bien que. Ils essayaient juste de trouver un moyen de savoir si la connexion avait été interrompue, ou si le capteur avait été débranché. Dans ce but, au lieu de traiter l'émetteur comme quelque chose qui envoie des données, Patwari a décidé de le considérer comme quelque chose qui envoyait du bruit.

Les maisons modernes sont inondées de bruit sans fil – des ordinateurs aux téléviseurs en passant par les chaînes stéréo et les téléphones portables – les signaux sont partout. L'équipe, dirigé par Phil Lundrigan, professeur assistant à l'université Brigham Young, pensaient pouvoir utiliser cela à leur avantage. Ils ont programmé dans le capteur WiFi une série de 1 et de 0, essentiellement allumer et éteindre le signal selon un schéma spécifique. Le routeur a pu distinguer ce motif du bruit sans fil environnant.

Ainsi, même si les données du capteur n'étaient pas reçues, le routeur pouvait détecter ce motif dans le bruit ambiant et savoir que le capteur transmettait toujours quelque chose.

Le processus n'est pas tout à fait simple; certains bruits sont plus forts que d'autres, l'équipe a donc dû trouver un moyen de faire taire certains des bruits les plus forts afin de repérer le message caché du capteur. Signaux à proximité - disons, la télévision à côté du routeur - ont été annulés. En analysant seulement quelques signaux plus faibles, il devient beaucoup plus facile de repérer le motif envoyé par le capteur.

"Si le point d'accès entend ce code, ça dit, "D'ACCORD, Je sais que le capteur est toujours en vie et essaie de me joindre, c'est juste hors de portée, "" dit Patwari. "Cela envoie essentiellement une information qui dit qu'elle est vivante."

L'équipe, qui comprenait également Sneha K. Kasera, professeur à l'Université de l'Utah, a finalement montré que le code pouvait être transmis encore plus loin que le bord de la plage de données WiFi - deux fois plus loin, En réalité.

"Même lorsque le panier à linge gêne et que le lien ne peut pas envoyer de données au débit de 1 Mbps, il peut toujours envoyer ce code, " Patwari a dit, "et votre routeur sait alors que le capteur est vivant et transmet. Le chercheur peut être tranquille en sachant que le capteur collecte toujours des données, et ils finiront par obtenir leurs données sur la qualité de l'air."

Ce n'est que le début de la nouvelle innovation. Il pourrait être capable de rendre les protocoles sans fil dits « longue portée » encore plus longs, selon Lundrigan, ou être utilisé par-dessus d'autres technologies sans fil telles que Bluetooth ou cellulaire.

"Nous pouvons envoyer et recevoir des données indépendamment de ce que fait le WiFi, " a déclaré Lundrigan. "Tout ce dont nous avons besoin, c'est de la capacité de transmettre de l'énergie, puis de recevoir des mesures de bruit."