Forschung -

Batterielose smarte Systeme nähern sich der Realität

Forscher der University of Waterloo haben einen großen Schritt in Richtung intelligenter Systeme getan, die keine Batterien verwenden oder nicht aufgeladen werden müssen.

Diese batterielosen Objekte, die über eine IP-Adresse für die Internetverbindung verfügen, werden als IoT-Geräte bezeichnet. Wenn eines dieser Geräte ohne Batterie betrieben werden kann, senkt dies die Wartungskosten und ermöglicht die Platzierung dieser Geräte in Bereichen, die nicht am Netz sind.

Viele dieser IoT-Geräte verfügen über interne Sensoren, die ihre Umgebung erfassen - von der Umgebungstemperatur und dem Lichtpegel eines Raumes bis hin zu Schall und Bewegung. Aber eine der größten Herausforderungen besteht darin, diese Geräte nachhaltig und batterielos zu gestalten.

Professor Omid Abari, Postdoktorand Ju Wang und Professor Srinivasan Keshav von der 'School of Computer Science' haben einen Weg gefunden, um RFID-Tags zu 'hacken', die allgegenwärtigen Metallbänder mit einem winzigen Chip, die in verschiedenen Objekten zu finden sind, und die Möglichkeit aufweisen, die Umweltinformationen zu erfassen.

"Es ist wirklich einfach zu machen", sagte Wang. "Zuerst entfernt man die Kunststoffabdeckung vom RFID-Tag. Man schneidet dann einen kleinen Teil der Antenne des Tags mit einer Schere heraus aus und befestigt dann einen Sensor über den abgeschnittenen Teilen der Antenne, um den Schaltkreis zu vervollständigen."

In ihrer normalen Bestandsform bieten RFID-Tags nur Identifikation und Ortsangaben. Es ist der Hack, den das Forschungsteam gemacht hat - die Tagantenne zu schneiden und ein Sensorchip darüber zu platzieren - der dem Tag die Fähigkeit gibt, seine Umgebung zu erfassen.

Um einem Tag Augen zu geben, hackten die Forscher einen RFID-Tag mit einem Fototransistor, einem winzigen Sensor, der auf unterschiedliche Lichtverhältnisse reagiert.

Durch die Belichtung des Fototransistors werden die Eigenschaften der RFID-Antenne verändert, was wiederum zu einer Änderung des Signals zum Lesegerät führt. Sie entwickelten dann einen Algorithmus auf der Lesegerätseite, der die Signaländerungen des Tags überwacht.

Zu den einfachsten Hacks gehört das Hinzufügen eines Schalters zu einem RFID-Tag, damit er als Tastatur arbeiten kann, die auf Berührungen reagiert.

"Wir sehen dies als ein gutes Beispiel für ein komplettes Software-Hardware-System für IoT-Geräte", sagte Abari. "Wir haben einfache Hardware gehackt - wir haben RFID-Tags geschnitten und einen Sensor darauf platziert. Dann entwarfen wir neue Algorithmen und kombinierten die Soft- und Hardware, um neue Anwendungen und Fähigkeiten zu ermöglichen."

"Unser wichtigster Beitrag ist es, zu zeigen, wie einfach es ist, einen RFID-Tag zu hacken, um ein IoT-Gerät zu realisieren. Es ist so einfach, dass es auch ein Anfänger tun kann."

Die Forschungsarbeit von Wang, Abari und Keshav mit dem Titel "Challenge: RFID Hacking for Fun and Profit-ACM MobiCom" erschien in den Proceedings der 24th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking.

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