När WiFi utformades, den var avsedd för höghastighetsdatakommunikation. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) sätter standarder för kommunikation - det är 802.11 -protokollet, ett välkänt nummer på många trådlösa routrar.

Enligt protokollet när en enhet inte kan skicka minst en megabit per sekund (Mbps), det är "utanför intervallet". Även om det var fysiskt möjligt att skicka, säga, en halv megabit per sekund, protokollet tillåter det inte.

Datavetenskaparen Neal Patwari från McKelvey School of Engineering vid Washington University i St. Louis har arbetat med en grupp som använder sensorer för att kontinuerligt samla in luftkvalitetsdata från volontärernas hem, i ett projekt sponsrat av National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB).

Men när forskare slutade ta emot data, det fanns inget sätt att avgöra om en sensor hade kopplats bort, eller om något stör WiFi -signalen. De behövde bara skicka en liten ping, lite data, men det var problemet - protokollet tillåter det inte.

"Vi försökte räkna ut, kan vi skicka data med lägre hastighet från en WiFi -enhet även om det inte är en del av protokollet, använder du samma hårdvara? "sa Patwari, professor i el- och systemteknik och datavetenskap och teknik.

Verkligen, de hittade ett sätt.

Patwari och teamet presenterade resultaten av sin forskning 22 oktober på ACM MobiCom 2019, den 25:e internationella konferensen om mobil dator och nätverk.

För deras studie om hur inomhusluftkvaliteten påverkade astmahastigheterna, forskarna behövde massor av data från massor av hem med astmatiska barn under en lång tid.

Forskningsdeltagare gick med på att ha luftkvalitetssensorer i sina hem. Sensorerna överförde data till forskarna via WiFi, och förväntades göra det i ett år.

"Det här är ett problem, "Sa Patwari." Om du någonsin har behövt installera och underhålla ett trådlöst nätverk, du vet att det kräver lite arbete då och då om något går fel. "

Något kommer alltid att gå fel, och, efter mycket kommunikation fram och tillbaka med deltagarna för att fixa saker, forskare var oroliga att utmaningarna skulle få deltagarna att hoppa av.

Patwari upplevde denna frustration själv, när han satte en sensor i sitt sovrum, tvärs över huset från sin trådlösa router. Hans egen elev, Philip Lundrigan, också författare till studien, ringde när länken gick ner. När han gick för att kolla på routern, han var tvungen att flytta en tvättkorg ur vägen.

Plötsligt, anslutningen till sensorn återställdes.

"Det var tvättkorgen, " han sa, "och det var ren tvätt!"

Det var inte så att tvätten hade bildat en ogenomtränglig vägg och WiFi -signalen stoppades död i spåren. Snarare, eftersom sensorn var långt borta från routern, varje liten störning sparkade dataöverföringshastigheten under 1 Mbps - den lägsta överföringshastighet som tillåts av protokollet. Så kommunikationen avbröts.

Situationen som forskarna försökte ta itu med krävde inte så mycket data, fastän. De försökte bara hitta ett sätt att ta reda på om anslutningen hade avslutats, eller om sensorn hade kopplats ur. För det här syftet, istället för att behandla sändaren som något som skickade data, Patwari bestämde sig för att betrakta det som något som skickade buller.

Moderna hem är överfulla av trådlöst brus - från datorer till tv -apparater till stereon till mobiltelefoner - signalerna finns överallt. Laget, ledd av Phil Lundrigan, biträdande professor vid Brigham Young University, trodde att de kunde använda detta till sin fördel. De programmerade in WiFi -sensorn en serie med 1:or och 0:or, i huvudsak slå på och av signalen i ett specifikt mönster. Routern kunde skilja detta mönster från det omgivande trådlösa bruset.

Så även om sensorns data inte tas emot, routern kunde välja det mönstret i omgivningsbruset och veta att sensorn fortfarande sänder något.

Processen är inte helt enkel; något ljud är högre än annat buller, så teamet var tvungna att ta fram ett sätt att tysta några av de högsta ljuden för att upptäcka sensorns dolda budskap. Signaler i närheten - säg TV:n bredvid routern - avbröts. Genom att analysera bara några svagare signaler, det blir mycket lättare att välja det mönster som sensorn skickar.

"Om åtkomstpunkten hör den här koden, det står, "OK, Jag vet att sensorn fortfarande lever och försöker nå mig, det är bara utanför räckvidden, "" Sa Patwari. "Det är i princip att skicka en bit information som säger att den lever."

Laget, som också inkluderade Sneha K. Kasera, professor vid University of Utah, visade så småningom att koden kunde överföras ännu längre än kanten på WiFi -dataområdet - dubbelt så långt bort, faktiskt.

"Även om tvättkorgen är i vägen och länken inte kan skicka data med en hastighet på 1 Mbps, den kan fortfarande skicka den här koden, "Patwari sa, "och din router vet då att sensorn lever och sänder. Forskaren kan vara lugn och veta att sensorn fortfarande samlar in data, och så småningom får de sina luftkvalitetsdata. "

Detta är bara början för den nya innovationen. Det kanske kan göra så kallade "långdistans" trådlösa protokoll ännu längre räckvidd, enligt Lundrigan, eller användas ovanpå annan trådlös teknik som bluetooth eller mobil.

"Vi kan skicka och ta emot data oavsett vad WiFi gör, "Lundrigan sa." Allt vi behöver är förmågan att överföra energi och sedan ta emot bullermätningar. "