虚拟墙可提高无线安全性和性能

由达特茅斯学院领导的一个研究小组可能最终解决了如何廉价地改善多个房间的室内空间的无线信号强度的问题。用于增强办公室和家庭Wi-Fi信号的相同技术也可用于加强无线安全性。

该研究将于11月8日星期三在荷兰代尔夫特的ACM BuildSys 2017上展出，它依靠3D打印技术生产出一种廉价的定制反射器，可将无线信号引导至用户最需要的地方。

“通过这一单一解决方案，我们解决了困扰无线用户的一系列挑战，”达特茅斯计算机科学助理教授夏周说。“我们不仅加强了无线信号，还使这些信号更加安全。”

定制建筑物内无线网络的覆盖范围对于用户改善所需区域的信号接收同时削弱其他区域的信号至关重要。通过整形信号，用户可以通过减少建筑材料和内部布局的信号减弱影响来提高无线效率。

这样的系统还可以通过将无线信号物理地限制在有限的空间中来增加现有的安全措施，例如加密，从而使攻击者更加困难。这也可以减少干扰。

由于无线电信号与环境的复杂交互，实现改善无线性能的目标在室内尤其具有挑战性。优化无线信号的现有方法依赖于定向天线来集中信号，但是该设备要么难以配置，要么被高成本所困扰。

通过研究论文中提供的实验，该团队改进了之前的研究，即在Wi-Fi接入点后面放置一个铝制软饮料罐，以加强一个方向的信号。目前的研究通过提出一种优化反射器形状的系统方法来概括这一想法，以实现更加发达的信号分布集。

在评估内部布局和目标区域以加强或削弱信号强度后，达特茅斯研究团队在无线路由器周围放置了“计算优化”的信号反射器。反射器仅由塑料和薄金属层组成，将无线信号重定向到所需的覆盖区域。

在针对信号强度和速度在两个不同内部测试该方法后，研究人员报告说，优化的3-D反射器提供了许多好处，包括：强大的物理安全性，低成本和非专业用户的易用性。

研究人员使用各种现成的Wi-Fi接入点测试了反射器，包括那些使用最新Wi-Fi协议802.11ac的接入点。

“通过简单的35美元投资并指定覆盖要求，可以定制无线反射器，以超过成本高达数千美元的天线，”周说。

为了创建该技术，该研究设计了一种算法，该算法优化反射器的3-D形状以针对无线覆盖。该团队还开发了一种方法来模拟无线电信号如何在其环境中传播和与物体交互。

通过关于特定内部空间，无线接入点的位置和所需目标区域的信息，系统仅在23分钟内计算出优化的反射器形状。研究人员发现，反射器可以在不需要信号的情况下将强度降低10 dB，并在需要时将强度提高6 dB。反射器也相对容易放置。

由于目前的设计受到静态形状的限制，研究团队现在将研究由不同材料制成的反射器，以便当内部布局发生变化时，设备可以自动调整其形状。该团队还将研究更高频段，如毫米波和可见光。