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17.08.13

Ambient Backscatter: Der mögliche Durchbruch für das Internet der Dinge

Es klingt fast zu schön um wahr zu sein: Forscher der Universität Washington haben eine Möglichkeit vorgestellt, wie technische Komponenten kabellos ohne eigene Stromquelle miteinander kommunizieren können. Sie gewinnen die dafür notwendige Energie aus Funkwellen in der Umgebung.

Ambient Backscatter: Drahtlose Übertragung ohne eigene Stromquelle

Stellt euch vor, ihr könntet alle Gegenstände im Haus miteinander vernetzen, ohne dass sie über einen Stromanschluss verfügen müssten. Oder Daten über mobile Geräte austauschen, deren Akku längst leer ist. Eine derart wundersame Technik mit dem Namen "Ambient Backscatter" haben Forscher jetzt vorgestellt und in der Praxis demonstriert.

Hierbei generieren Sender und Empfänger den Strom aus Radiowellen, wie sie etwa von Fernsehtürmen oder Mobilfunkmasten ausgesendet werden und immer vorhanden sind. "Energy Harvesting" nennt sich dieses Prinzip, bei dem Strom aus elektromagnetischer Strahlung gewonnen wird.

Anders als bei passiven RFID-Tags, die über ein mit Strom betriebenes Lesegerät angesteuert werden, verzichtet Ambient Backscatter bei allen Funkelementen auf eine eigene Stromquelle. Sender und Empfänger arbeiten deswegen mit einer sehr, sehr schwachen elektrischen Leistung, erreichen aber trotzdem eine Übertragungsgeschwindigkeit bis 1 kbit/s. Ebenfalls anders als RFID-Tags können sie aktive Aufgaben lösen und sind nicht auf das beschränkt, was ihnen einmalig einprogrammiert wird.

Die Möglichkeiten sind vielfältig, zumal der Sender durchaus über eine eigene Stromquelle verfügen darf. So könnte man mit dem Smartphone den Kühlschrank ansteuern, ein Sensor im Auto könnte sich melden, wenn eine Tür (ungewollt) geöffnet wird, kurze Nachrichten oder andere Informationen ließen sich zwischen Smartphones in unmittelbarer Nähe passiv austauschen, ohne den Akku zu beanspruchen. Endlich wäre es möglich, beliebige Geräte und Gegenstände zu vernetzen, weil eine Stromquelle nicht mehr notwendig ist.

Die Forscher demonstrieren in einem Video die Möglichkeit, dass ein Schlüsselbund sich beim Smartphone meldet, wenn er sich zu weit entfernt, weil er zum Beispiel aus der Hosentasche gefallen ist. Oder ein Ziegelstein, der sich meldet, wenn die Sonne ihn über eine definierte Temperatur hinaus erhitzt. Oder, viel praktischer, das kontaktlose Bezahlen ohne NFC-Lesegerät, nur mit dem Druck auf eine mechanische Taste:

www.youtube.com/watch

Die größte Herausforderung, die die Forscher noch zu meistern haben: Interferenzen. Radiowellen dienen nicht nur zur Energiegewinnung, sondern auch als Trägerwelle. Sender und Empfänger von Ambient Backscatter müssten diese unterschiedlichen Signale voneinander trennen. Wie weit die Technik schon ist und wann sie eingesetzt wird, ist noch unklar. Einige Jahre, aber nicht mehr all zu viele, wird es noch dauern.

Abstract der Forschungsarbeit

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