美國華盛頓大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種他們稱(chēng)之為“間散射通信”的技術(shù)，反向散射或反射像是空氣中的藍牙等現存信號，將無(wú)線(xiàn)傳輸由某種技術(shù)轉變成另一種；華盛頓大學(xué)的電子工程與計算機科學(xué)系團隊，還首度展示了藍牙傳輸如何能被用來(lái)建立兼容Wi-Fi與ZigBee的信號。
也就是說(shuō)，這種技術(shù)能為功率受限的設備例如醫療植入設備帶來(lái)與其他設備透過(guò)標準Wi-Fi通信“交談”的能力。上述論文共同作者、華盛頓大學(xué)電子工程系博士生Vikram Iyer表示，可以想象一下例如智能隱形眼鏡、大腦植入設備或是信用卡等尺寸微小的設備：“它們無(wú)法使用藍牙或是Wi-Fi芯片，因為會(huì )消耗太多功率在產(chǎn)生它們自己的無(wú)線(xiàn)電信號上。”
“間散射通信”并不需要產(chǎn)生自己的無(wú)線(xiàn)電信號，那些間散射設備能把鄰近設備例如智能手表所傳輸的無(wú)線(xiàn)信號“回收再利用”；Iyer解釋?zhuān)?ldquo;我們讓像是智能手表、智能手機等設備來(lái)做耗電量較大的產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電信號工作，然后低功率的隱形眼鏡、植入設備或是信用卡等，就能以一種將它們自己的數據編碼的方法來(lái)反射該信號。”
Iyer補充指出，這種間散射組件的傳輸并不是正常的無(wú)線(xiàn)電，只是一個(gè)鏈接到天線(xiàn)的開(kāi)關(guān)(switch)：“開(kāi)啟與關(guān)閉這個(gè)開(kāi)關(guān)，讓我們能改變天線(xiàn)反射能量的方式；只要透過(guò)切換開(kāi)關(guān)到正確的速率(rate)，我們的間散射組件就能反射由像是智能手表等設備產(chǎn)生的藍牙信號，讓它看起來(lái)就像是能用手機接收的Wi- Fi封包。”
“間散射”通信能利用日常所見(jiàn)行動(dòng)設備產(chǎn)生低功耗Wi-Fi傳輸；例如圖中來(lái)自智能手表(左)的藍牙信號，能為大腦植入設備(右)透過(guò)Wi-Fi傳輸數據到智能手機（來(lái)源：Mark Stone，華盛頓大學(xué)）
例如該團隊示范利用智能手表把一個(gè)藍牙信號傳輸到配備了天線(xiàn)的智能隱形眼鏡，為了制作一塊能寫(xiě)入新訊息的“白板”，華盛頓大學(xué)團隊開(kāi)發(fā)了一種方法把藍牙傳輸變成能被進(jìn)一步操縱與轉換的“單頻(single tone)”信號。透過(guò)反向散射該單頻信號，隱形眼鏡能將數據編碼(例如所收集的健康信息)到智能手機、平板設備或筆記本電腦可閱讀的標準Wi-Fi封包。
對植入式醫療設備來(lái)說(shuō)，維持電池續航力至關(guān)重要；“如果你的植入設備內有無(wú)線(xiàn)電會(huì )很快消耗電池電力，可能得動(dòng)手術(shù)才能換電池；”lyer表示：“而像是隱形眼鏡那么小的東西，若配備微型電池甚至恐怕不足以供應一般Wi-Fi或藍牙芯片所需電力。”他指出，間散射能讓那些植入設備擁有Wi-Fi功能，而且所需電力是那些普通Wi-Fi芯片的萬(wàn)分之一。
讓植入設備能“說(shuō)話(huà)”
許多植入設備到目前為止都無(wú)法傳送訊息，因為它們的尺寸以及被裝在人體內，無(wú)法利用Wi-Fi將數據傳輸到智能手機或其他行動(dòng)設備上；Iyer表示，賦予植入式設備與其他設備溝通的能力：“可以改變我們管理慢性疾病的方式；舉例來(lái)說(shuō)，隱形眼鏡能被用來(lái)透過(guò)淚液監測糖尿病患者的血糖值，并在血糖值降低時(shí)發(fā)送通知到手機上。”
在被問(wèn)到為何該團隊選擇反射藍牙信號時(shí)，Iyer的回答是：“因為藍牙被行動(dòng)設備廣泛采用，其移頻鍵控(frequency shift keying)通信協(xié)議，使其能容易利用我們的技術(shù)轉換成Wi-Fi；”他補充指出：“我們認為把藍牙變成Wi-Fi很酷，因為后者的數據傳輸速率很高。我們也證實(shí)能用同樣的技術(shù)把藍牙變成ZigBee，甚至是另一個(gè)不同的藍牙封包。”
克服挑戰
在開(kāi)發(fā)這種通信技術(shù)的過(guò)程中，華盛頓大學(xué)團隊也遭遇了一些挑戰；包括后向散射的過(guò)程會(huì )產(chǎn)生不需要的信號鏡像復制，因此消耗更多帶寬，以及與鏡像復制Wi-Fi信道網(wǎng)絡(luò )之間的干擾。不過(guò)該團隊開(kāi)發(fā)了一種叫做“單邊帶后向散射(single sideband backscatter)”的技術(shù)，避免那些不想要的副產(chǎn)品出現。
華盛頓大學(xué)的“間散射”通信技術(shù)研發(fā)團隊成員，分別為電子工程系博士生Bryce Kellogg (左)、電子工程系博士生Vikram Iyer (右)，以及計算機科學(xué)既工程研究助理Vamsi Talla(中)；還有另兩位成員Shyam Gollakota與Joshua Smith(未出現在照片中) （來(lái)源：Mark Stone，華盛頓大學(xué)）
論文共同作者、華盛頓大學(xué)電子工程博士生Bryce Kellogg表示：“那意味著(zhù)我們能只用跟Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )一樣的帶寬，而且仍然可以讓其他Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )運作、不會(huì )產(chǎn)生干擾。”研究團隊為先前不可行的應用建立了三個(gè)概念驗證范例，包括能直接與智能手機、智能手表的溝通的智能隱形眼鏡、植入式神經(jīng)紀錄設備(implantable neural recording device)。
