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如果使用射頻 (RF) 訊號來監測空氣質量、橋樑和道路的結構完整性以及交通或天氣狀況（從而建立所謂的“物聯網”）的感測器網路可以直接從空氣中獲取電力，那豈不是很好嗎？
現在，華盛頓大學的研究人員使用一種名為“環境反向散射”的技術，正在做到這一點：他們已將現有的無線訊號轉換為感測器網路的電源和通訊介質。研究人員網路中的每個裝置都是一個非常基本的感測器，由信用卡大小的電路板組成，該電路板具有發射器、接收器和用於從電視訊號中收集能量的元件，所有這些都連線到同一根天線上。 嵌入在道路或橋樑中，此類網路可以監控結構完整性，並透過電子郵件或簡訊向當局發出故障訊號。 有朝一日，如果您的手機電池沒電了，它們甚至可能提供備用訊息傳遞功能。
早期的努力已經利用射頻訊號專門為感測器供電。 這是透過捕獲來自電視或蜂窩訊號的能量並將該能量轉換為電力來為電路供電來完成的。 “這裡的新穎之處在於——我們正在這樣做[收集訊號以供電]，但我們也透過反射這些電視訊號進行通訊，”華盛頓大學的計算機科學家兼電氣工程師約書亞·史密斯說。 研究人員上週在香港舉行的計算機協會資料通訊特別興趣小組2013年會議上展示了他們的工作(pdf)。
研究人員感測器網路中的裝置透過吸收或反射附近發射塔產生的超高射頻電視訊號來相互發送和接收訊息。 每個裝置還具有一個 LED 燈，該燈會閃爍以向觀察者指示它何時收到來自網路中另一個感測器的訊號。
重新利用現有的射頻訊號不會干擾它們的預期用途，無論是傳輸電視節目還是行動通訊。 “我們在這裡所做的只是在我們周圍建立現有無線訊號的額外反射，無論是電視、Wi-Fi 還是蜂窩訊號，”華盛頓大學計算機科學家沙姆·戈拉科塔說，他與史密斯一起參與了這個專案。 網路中的感測器需要很少的功率，因為它們不產生任何自己的無線電訊號。
研究人員在西雅圖地區電視塔約 10 公里範圍內的幾個地點（公寓樓內、街角和停車場頂層）測試了他們的概念驗證感測器網路。 在戶外，感測器以每秒 1 千位元的速率相互通訊，距離最遠可達 0.75 米。 這足以傳輸少量資料——感測器讀數或簡訊中可能包含的基本資訊。 在室內，訊號會稍微減弱，這意味著裝置可以在半米左右的稍短範圍內以這種速率交換資訊。 研究人員可能會在後續實驗中透過開發更有效的編碼方案或透過讓感測器傳送冗餘訊號來提高傳輸範圍，從而提高訊息傳遞成功的機會。
研究人員預計，他們最終將能夠將資料傳輸速率提高到每秒 600 千位元，甚至每秒 1 兆位元。 實現這一目標的一種方法可能是利用電視訊號中的結構，而不是將它們視為完全隨機和不可控制的。
環境無線電訊號收集的主要限制是，即使從大量訊號中，裝置也只能提取有限的功率（以微瓦為單位）。 儘管該技術對於為小型感測器供電是可行的，但對於為手機或平板電腦充電等應用來說是不切實際的。 然而，史密斯設想了一種場景，即使手機電池沒電了，行動電話也可以使用環境反向散射來發送和接收電子郵件或簡訊。 “或者，”他補充說，“您可以將這種功能構建到智慧手機中，以降低總體功耗並延長電池壽命。”