'Wifibereik van bestaande apparaten is flink te vergroten met softwareprotocol'

Wetenschappers van de private Amerikaanse Brigham Young-universiteit in Utah hebben een softwareprotocol ontwikkeld waarmee bestaande wifi-apparaten op een veel grotere afstand nog signalen kunnen versturen en ontvangen.

Volgens de onderzoekers is geen nieuwe hardware nodig om het signaalbereik van iot-apparaten te vergroten. Uit testresultaten zou zijn gebleken dat het mogelijk is om bijvoorbeeld een deursensor of een bewegingsdetector zestig meter verder van het access point te installeren. Volgens Phil Lundrigan, een assistent-professor bij de computerafdeling van de universiteit, wordt dit geheel bereikt door software en is het in principe via een simpele update te installeren op alle via wifi werkende apparaten.

Het gaat om een nieuw protocol, genaamd On-Off Noise Power Communication, dat rechtstreeks op het bestaande wifiprotocol wordt geprogrammeerd. Wifi heeft normaal gesproken minstens 1Mbit/s nodig om het signaal niet te verliezen, maar met het onpc-protocol van de onderzoekers kan het signaal nog blijven bestaan bij slechts 1 bit per seconde.

Om dit te testen hebben de onderzoekers de zender in een wifisensor aangepast om naast de data ook draadloze ruis te versturen. Deze sensor werd geprogrammeerd om een serie van enen en nullen te produceren, waarmee het signaal in feite aan- en uitgezet werd in een specifiek patroon. De wifirouter was in staat om onderscheid te maken tussen dit patroon en omgevingsruis afkomstig van mobiele telefoons, computers en televisies. Zodoende wist de router dat de sensor nog altijd iets aan het verzenden was, ook als er geen data werd ontvangen.

Volgens Lundrigran is 1 bit aan informatie voldoende voor veel wifi-apparaten die alleen deze aan/uit-boodschap hoeven te verzenden. Tijdens het onderzoek hebben ze het onpc-protocol geïmplementeerd, in combinatie met een applicatie genaamd Stayin' Alive om het protocol te beheren. Daarmee werd het bereik van een willekeurig op de markt beschikbaar iot-apparaat 67 meter vergroot ten opzichte van het bereik van standaard-wifi.

Het ontwikkelde protocol is volgens de onderzoekers niet bedoeld om wifi of LoRa te vervangen; het is een aanvulling op het huidige wifi. Alleen als Stayin' Alive detecteert als het wifi-apparaat de verbinding heeft verloren, begint de dataversturing via het onpc-protocol. Omdat het alleen nodig is om energie te verzenden en de ruismetingen te ontvangen, denken de wetenschappers dat dit in principe ook toepasbaar is bij LoRa, mobiele signalen en bluetooth.

Het onderzoeksteam heeft het onderzoek in Mexico gepresenteerd tijdens de International Conference on Mobile Computing and Networking.

Reacties (63)

[royb3]

On-Off keying met een WiFi chipset? Dat klinkt toch meer als een leuk experimentje dan een nuttig gebruik van wifi.

[svenk91]

Er zijn betere technieken voor, maar meestal is de wifi infrastructuur er al en kan het voordeliger zijn om daar op in te haken.

[Skit3000]

Daarnaast kan ik me voorstellen dat een iot-apparaat dat nu nog met 1 Mbit/sec een verbinding moet aanhouden om af en toe daadwerkelijk data te kunnen versturen, een stuk zuiniger kan werken als het nog maar 1 bit/sec hoeft te doen.

[Verwijderd]

Dit werkt dus alleen als zowel de router als het wifi-apparaat een software-update krijgen.

[GekkePrutser]

Een groter bereik is eigenlijk helemaal niet zo fijn met WiFi. Dit verhoogt het bereik wel maar met erbarmelijke omstandigheden (minder dan 1mbit). Als het minder dan 1mbit is, heb je er eigenlijk toch weinig aan.

Veel beter is meerdere APs met kort bereik. Zo kan je de etherruimte veel efficienter benutten.

[MIB75]

Je bekijkt het met de traditionele bril op. Het gaat hier niet om traditionele verbindingen, maar om sensoren die niet veel data te versturen hebben. In bepaalde situaties kan dit best een meerwaarde hebben: niet in alle omstandigheden wil of kan je meerdere AP's plaatsen.

[GekkePrutser]

Maar in dat geval is WiFi sowieso geen fijne oplossing. Veel te veel storing in die banden door het vele dataverkeer. In dat geval zou ik voor iets als LoRa gaan. Of Zwave. Die zijn ook veel beter geoptimaliseerd voor langdurig gebruik op batterijen. Waarom zou je zo'n apparaat uberhaupt op WiFi willen hebben?

[Reactie gewijzigd door GekkePrutser op 22 juli 2024 14:48]

[MIB75]

Maar dat is niet altijd beschikbaar en daar moet je ook weer een bepaalde infrastructuur voor opzetten. Met deze oplossing kan je redelijk eenvoudig je bereik vergroten. Is het in alle situaties DE oplossing? Nee. Maar in specifieke situaties is het in ieder geval iets om te overwegen.

[voxl_]

Sommige moderne drones werken op WiFi. Daar zou het toch wel heel handig zijn! Zeker geen waardeloos onderzoek.

[wica]

1 bit per seconde... Dan zullen we maar aannemen, dat het niet voor beveiligde verbindingen gaat. Anders is het echt hopeloos.

[bbob]

Als ik het goed lees deursensor of andere sensoren. Die geven normaal weinig data en kunnen daardoor een groter bereik hebben. Voor jou pc/laptop of mobiel wifi zal het niet veel uitmaken. bij minder dan 1 mbit moet je toch al lang wachten.

Oplossing is dus voor beperkt aantal zaken maar is natuurlijk wel handig voor sommige toepassingen. Bij neem deurkaartlezers.

[wica]

Dus je vind het niet erg, als mensen belletje trek doen
Of andere grapjes uithalen met je sensoren?

Daarnaast, moet je dus een apart WiFi netwerk in de lucht hebben, welke geen beveiliging kent.
Super idee, geen idee wat hier verkeerd mee zou kunnen gaan.

[bbob]

Mooi voorbeeld van iets in het belachelijke trekken dat is exact wat jij dus doet.
Je begin al met 1 bit per seconde en ja daarmee trek je het in het belachelijke.

Men heeft het over minder dan 1 mbit per seconde. zelf als dat 0.25 mbit is, zal dat ook met beveiliging nog goed en snel genoeg kunnen werken.

[wica]

maar met het onpc-protocol van de onderzoekers kan het signaal nog blijven bestaan bij slechts 1 bit per seconde.

Staat letterlijk in het artikel. Wat in het belachelijke trekken?
Ik zeg, dat bij 1 bps, encryptie niet haalbaar is. En al helemaal niet, van wegen de noise.

[hoeksmarp]

Er staat dat het mogelijk is met slechts 1 bps maar ook

Wifi heeft normaal gesproken minstens 1Mbit/s nodig om het signaal niet te verliezen...

Dus tot 1Mbit/s heeft dit toepassingen. Niemand zegt dat het toepassingen heeft bij 1bps, slechts dat het theoretisch mogelijk is.

[Chinco]

Als je maar 1 keer per uur een waarde wilt, kun je prima encrypten. 3600 bits moet genoeg zijn toch?

[lebaned]

Het kan op den duur alleen gaan irriteren dat je twee uur in het donker moet wachten tot het licht aan gaat. Maar het zou geen probleem hoeven zijn.

[MSalters]

Het gaat over on-off keying, dat staat met zoveel woorden in het artikel. Je gaat niet met 0.25 Mhz on/off keying doen op een 10 Mhz Wifi band. En zoals al aangehaald, het protocol moet met ruis omgaan dus je haalt niet eens 1 bit/Hz. Die 0.25 mbit die je suggereert is dus niet haalbaar.

En wica heeft helemaal gelijk. Iedere hacker kan ook on/off wifi signallen, en dus ook van grote afstand (natuurkunde wetten zijn hetzelfde voor hackers). Jouw deurbelsignaal is dus af te luisteren en te spoofen.

[Fireshade]

Klopt, zoals ze ook aangeven: vooral voor iot apparaten, zoals lampen en andere simpele apparaten die in principe weinig te communiceren hebben.

[volkano]

But according to Lundrigran, 1 bit of information is sufficient for many Wi-Fi enabled devices that simply need an on/off message, such as a garage door sensor, an air quality monitor or even a sprinkler system.

Klopt. Voor beveiligde verbindingen heb je dus gewoon LoRa, dit is daar geen vervanging op, maar meer een aanvulling.

[Reactie gewijzigd door volkano op 22 juli 2024 14:48]

[Mathi159]

In het artikel spreekt men van simpele sensoren die alleen een aan/uit signaal hoeven te versturen. Daar valt weinig aan te beveiligen (zonder constant dummy signalen uit te zenden wellicht)

Edit: ik zat met mijn gedachten bij de detectie van zo'n sensor, het is natuurlijk wel zo handig dat die sensoren niet te spoofen zijn.

[Reactie gewijzigd door Mathi159 op 22 juli 2024 14:48]

[Martinspire]

Dat ze nu 1 bit als minimale waarde nemen, betekend niet dat je ook niet 10bit of meer kunt pakken. Er zit nogal een groot gat tussen 1mb en 1b. Daar kan prima beveiliging overheen. Ik denk alleen niet dat het de use-case is, maar theoretisch is het mogelijk.

[Reactie gewijzigd door Martinspire op 22 juli 2024 14:48]

[wica]

Ze hebben dit getest, door middel van noise toe te voegen. Als ik iets weet, is dat encryptie het helemaal niet fijn vind, als die packets mist, waardoor die het request opnieuw doet.

[fastedje]

Voor een beetje fatsoenlijke encrypted verbinding heb je wel 128 bit blokken nodig, dus 2+min latency heb je dan minimaal.

[fep]

Als het wifi bereik van een DJI Mavic Air al enkele kilometers ver kan komen (in een omgeving zonder andere storingsbronnen in de buurt) , waarom dan niet met andere apparaten?

[Carharttguy]

Dat kan eigenlijk niet. Enkel met directionele antennes kan je die afstand overbruggen.
Ik heb even op de website van Mavic Air gekeken, en zie ook nergens zo'n claims terugkomen.

[fep]

Kijk maar eens op Youtube. Diverse range test filmpjes te vinden.

Onderstaande tekst komt van dronezone:
The Mavic Air flies for 21 minutes with a video transmission of 4 km (2.48 miles). It’s has a 10 km max flight range without wind and has a max height above sea level of 5 km (3.1 mile) which is totally WOW.

Van DJI website:
2.400 - 2.4835 GHz
5.725 - 5.850 GHz
Transmission Power (EIRP) 2.400 - 2.4835 GHz
FCC: ≤28 dBm
CE: ≤19 dBm
SRRC: ≤19 dBm
MIC: ≤19 dBm

5.725 - 5.850 GHz
FCC: ≤31 dBm
CE: ≤14 dBm
SRRC: ≤27 dBm

[Patriot]

Omdat die een relatief sterke zender heeft (zeker t.o.v. de zelfs voor IoT-toepassingen relatief simpele apparaten waarvoor de techniek uit het artikel werkt) en nagenoeg geen enkel obstakel heeft tussen de zender en ontvanger. Dat doet echt heel erg veel voor het bereik. Als je met zo'n drone achter een gebouw duikt dan zul je zien dat je de verbinding kwijtraakt op grote afstanden.

[nehal3m]

Worden wifi-kanalen op die manier niet nog eens extra vervuild en/of bezet gehouden door naast data ook ruis te versturen?

[Quilt]

Zoals ik het begreep, is de ruis er enkel voor de testopstelling.
Ze simuleren een use case met veel Wifi-verkeer, wat voor bron en ontvanger natuurlijk ruis is.
Het lijkt niet de bedoeling om actief ruis uit te zenden.

[nehal3m]

Dit staat er in het artikel:

Om dit te testen hebben de onderzoekers de zender in een wifisensor aangepast om naast de data ook draadloze ruis te versturen. Deze sensor werd geprogrammeerd om een serie van enen en nullen te produceren, waarmee het signaal in feite aan- en uitgezet werd in een specifiek patroon.

Mijn boerenverstand zou dus zeggen dat een zender constant ruis uitzendt in een specifiek patroon om de AP te laten weten dat de zender nog leeft. Lijkt me dat dat het kanaal bezet houdt dan, toch?

[Carharttguy]

Het is inderdaad een rare zit. Maar is het dan niet makkelijker om gewoon een patroon te versturen ipv met ruis erbij.

[Patriot]

Deze techniek is specifiek voor situaties waarin dat niet mogelijk is omdat het signaal dan al zo sterk is vervallen dat het niet meer mogelijk is om de boodschap te ontcijferen. Het heeft te maken met hoe we het signaal onderscheiden van achtergrondruis.

Vergelijk het hiermee: Je staat met een vriend te praten in een zaal waar heel veel andere mensen staan te praten. Als jij en je vriend dichtbij elkaar staan dan versta je elkaar prima. Als je verder uit elkaar gaat staan wordt het lastiger om elkaar te verstaan, maar ondanks dat er soms een woord wegvalt komt de uiteindelijke boodschap nog wel binnen. Als je nóg verder uit elkaar gaat staan dan kun je nog net uit het achtergrondgeluid opmaken of je vriend wel of niet aan het praten is, maar je hoort gewoon totaal niet meer wat hij zegt. Door een handig systeem kun je dan nog wel met elkaar communiceren, namelijk iedere 3 seconden dat je praat is een 1, en iedere 3 seconden dat je niet praat is een 0. Je vriend praat eerst 9 seconden achter elkaar, dan 9 seconden niet en uiteindelijk weer 9 seconden wel. Hij heeft de boodschap 111000111 overgebracht, zonder dat jullie elkaar verstaan.

[nehal3m]

Om even binnen je analogie te blijven: Vriend 1 is de luisterende partij. Vriend 2 gebruikt het ruis-systeem door praten/niet praten als signaal te gebruiken. Vriend 3 praat gewoon tegen vriend 1.

Kan vriend 1 beide verhalen tegelijk verstaan?

[Patriot]

Ja en nee. Er zijn zeker momenten waarop deze techniek zal storen op communicatie met een 'gewoon' apparaat wat ook net tegen het randje van het bereik zit. In die situatie zal het ervoor zorgen dat er geen bruikbare internetverbinding opgezet kan worden. In de analogie is dat de situatie waarin vriend 3 net dichtbij genoeg staat om niet alle woorden te horen maar wel het verhaal te volgen. Het beetje extra ruis wat vriend 2 dan veroorzaakt als hij begint zal ervoor zorgen dat vriend 3 niet meer te verstaan is.

Tegelijkertijd is de manier waarop het signaal over wordt gebracht dusdanig anders dat het in theorie mogelijk is om twee signalen tegelijkertijd te ontvangen waar dat normaal niet zonder meer mogelijk is. Normaal zorgen twee zenders dat ze niet op hetzelfde moment zenden naar dezelfde ontvanger, dat is in theorie niet per se nodig als één van de zenders deze ruis-techniek gebruikt.

[Cergorach]

Dit staat er in het artikel:

Er staat in het bron artikel:

To do so, Lundrigan, Neal Patwari of Washington University (in St. Louis) and Sneha Kasera of the University of Utah adjusted the transmitter in a Wi-Fi-enabled device to send wireless noise in addition to data. They programmed into the Wi-Fi sensor a series of 1s and 0s, essentially turning the signal on and off in a specific pattern. The Wi-Fi router was able to distinguish this pattern from the surrounding wireless noise (from computers, televisions and cell phones) and therefore know that the sensor was still transmitting something, even if the data wasn’t being received.

[nehal3m]

Precies; de zender stuurt ruis uit in een specifiek patroon dat als zodanig te herkennen is, ook tov achtergrondruis. Mijn originele vraag blijft dus, houdt dat het kanaal waar dat patroon op wordt uitgezonden bezet?

[kozue]

Als het ruis is, kan het dus geen kanaal bezet houden (net zoals dat een magnetron geen wifi kanaal kan bezetten)
Wat me wel mogelijk lijkt is dat dit gewoon weer een zoveelste bron van storing is en legitieme signalen er last van ondervinden (net zoals een magnetron die je signaal degradeert).

[Kenhas]

Ik lees het gewoon dat de zender een serie enen en nullen uitzend, met daarnaast een hoop ruis om een allerlei storingsbronnen te simuleren.

Waren de twee zinnen omgekeerd van plaats geschreven, was het waarschijnlijk wel duidelijker

[Luchtbakker]

Is 1mbit/s niet als minimum gesteld om de latacy niet boven een maximum te laten stijgen en package lose niet te groot te laten zijn?

[Reactie gewijzigd door Luchtbakker op 22 juli 2024 14:48]

[Mel33]

Haalt het Wifi dan ook maar met 1bit/sec de data binnen?

[Munchie]

waarmee het signaal in feite aan- en uitgezet werd in een specifiek patroon.

Klinkt een beetje als morse code middels een wifi apparaat

[Gamebuster]

Een leuke analogie is dus dat je dus in plaats van tekst van je TV afleest, dat je de TV aan- en uitzet in morse-code patroon om alsnog een bericht te versturen. Zelfs als je niets kan lezen door de afstand, zie je de TV nog aan- en uitgaan.