Исследование, которое будет представлено в среду, 8 ноября, на выставке ACM BuildSys 2017 в Делфте, Нидерланды, основано на трехмерной печати для создания дешевого индивидуального отражателя, который направляет беспроводные сигналы туда, где пользователи больше всего в них нуждаются.«С помощью этого единого решения мы решаем ряд проблем, с которыми сталкиваются пользователи беспроводной связи», — сказал Ся Чжоу, доцент кафедры информатики в Дартмуте. «Мы не только усиливаем беспроводные сигналы, мы делаем те же самые сигналы более безопасными».Настройка зоны покрытия беспроводных сетей внутри зданий имеет решающее значение для пользователей, так как они могут улучшить прием сигнала в желаемых областях и ослабить сигналы в других.
Формируя сигналы, пользователи могут повысить эффективность беспроводной связи за счет уменьшения влияния строительных материалов и внутренней планировки на сигнал.Такая система также может усложнить задачу злоумышленникам, добавив к существующим мерам безопасности, таким как шифрование, путем физического ограничения беспроводных сигналов в ограниченном пространстве. Это также приводит к уменьшению помех.Достижение цели повышения производительности беспроводной связи особенно сложно в помещении из-за сложного взаимодействия радиосигналов с окружающей средой.
Существующие подходы к оптимизации беспроводных сигналов полагаются на направленные антенны для концентрации сигналов, но это оборудование либо сложно настроить, либо оно связано с высокой стоимостью.С помощью экспериментов, представленных в исследовательском документе, команда усовершенствовала предыдущие исследования, в которых алюминиевая банка для безалкогольных напитков помещалась за точкой доступа Wi-Fi, чтобы усилить сигнал в одном направлении. Текущее исследование обобщает эту идею, представляя систематический подход к оптимизации формы отражателя для обеспечения более развитого набора распределений сигналов.
Оценив внутреннюю планировку и целевые области для усиления или ослабления сигнала, исследовательская группа из Дартмута разместила «оптимизированный с вычислительной точки зрения» отражатель сигнала вокруг беспроводного маршрутизатора. Отражатель, состоящий только из пластика и тонкого слоя металла, перенаправляет беспроводные сигналы в нужные зоны покрытия.После тестирования этого подхода в двух разных помещениях на предмет силы сигнала и скорости, исследователи сообщили, что оптимизированные трехмерные отражатели обеспечивают множество преимуществ, в том числе: надежную физическую безопасность, низкую стоимость и простоту использования для неспециалистов.
Исследователи протестировали отражатель с множеством стандартных точек доступа Wi-Fi, в том числе с использованием новейшего протокола Wi-Fi 802.11ac.«При простых вложениях в размере около 35 долларов и указании требований к зоне покрытия беспроводной отражатель может быть изготовлен по индивидуальному заказу, превзойдя по характеристикам антенны, которые стоят тысячи долларов», — сказал Чжоу.Чтобы создать эту технологию, исследователи разработали алгоритм, который оптимизирует трехмерную форму отражателя для обеспечения покрытия беспроводной сети. Команда также разработала подход к моделированию распространения радиосигналов и их взаимодействия с объектами в окружающей среде.
Имея информацию о конкретном внутреннем пространстве, расположении точек беспроводного доступа и желаемой целевой области, система вычисляет оптимальную форму отражателя всего за 23 минуты. Исследователи обнаружили, что отражатели могут снизить мощность до 10 дБ там, где сигнал нежелателен, и увеличить силу на 6 дБ там, где это необходимо. Отражатель также относительно легко разместить.
Поскольку текущий дизайн ограничен его статической формой, исследовательская группа теперь будет изучать отражатели, сделанные из разных материалов, чтобы устройство могло автоматически адаптировать свою форму при изменении внутренней компоновки. Команда также изучит более высокие диапазоны частот, такие как миллиметровые волны и видимый свет.Исследование является совместным усилием исследователей из Дартмутского колледжа, Вашингтонского университета, Колумбийского университета и Калифорнийского университета в Ирвине.
Видео-демонстрацию исследования можно посмотреть по адресу: http://www.dartgo.org/3dwifireflector.