Przełom w przepustowości

Naukowcy akademiccy poprawili przepustowość sieci bezprzewodowej o rząd wielkości — nie przez dodawanie stacji bazowych, zwiększanie widma lub zwiększanie mocy nadajnika, ale przez użycie algebry w celu wyeliminowania zadania zatykania sieci polegającego na ponownym wysyłaniu porzuconych pakietów danych.

Zapewniając urządzeniom mobilnym nowe sposoby rozwiązywania brakujących danych, technologia nie tylko eliminuje ten nieekonomiczny proces, ale także może bezproblemowo tkać strumienie danych z Wi-Fi i LTE — krok naprzód w porównaniu z innymi podejściami, które przełączają się tam i z powrotem. Każda sieć IP skorzysta na tej technologii, mówi Sheau Ng, wiceprezes ds. badań i rozwoju w NBC Universal.

Kilka firm udzieliło licencji na podstawową technologię w ostatnich miesiącach, ale szczegóły podlegają umowom o zachowaniu poufności, mówi Muriel Medard, profesor w Laboratorium Badawczym Elektroniki MIT i lider w tym przedsięwzięciu. Elementy technologii zostały opracowane przez naukowców z MIT, Uniwersytetu w Porto w Portugalii, Uniwersytetu Harvarda w Caltech oraz Uniwersytetu Technicznego w Monachium. Licencjonowanie odbywa się za pośrednictwem startupu MIT/Caltech o nazwie Technologie kodowania .

Podstawowy problem jest ogromny i narasta: na przykład w typowy dzień w Bostonie 3% pakietów jest odrzucanych z powodu zakłóceń lub przeciążenia. Porzucone pakiety powodują same opóźnienia, a następnie generują nowy ruch sieciowy tam iz powrotem w celu zastąpienia tych pakietów, potęgując pierwotny problem.

Praktyczne zalety tej technologii, znanej jako kodowany TCP, zostały zaobserwowane podczas niedawnego testu w pociągu Acela z Nowego Jorku do Bostonu, znanym ze słabej łączności. Zwiększając dostępną przepustowość — ilość danych, które mogą być przesyłane w określonym czasie — Medard i studenci mogli oglądać filmy na YouTube bez zakłóceń, podczas gdy inni pasażerowie mieli problemy z połączeniem się z Internetem. Pytali nas: „Jak to zrobiłeś?”, a my powiedzieliśmy: „Jesteśmy inżynierami!” – żartuje.

Bardziej rygorystyczne badania laboratoryjne wykazały duże korzyści. Testując system w sieciach Wi-Fi w MIT, gdzie zwykle gubi się 2% pakietów, grupa Medarda stwierdziła, że ​​normalna przepustowość jednego megabita na sekundę została zwiększona do 16 megabitów na sekundę. W sytuacji, gdy straty wynosiły 5 procent — co jest typowe dla szybko jadącego pociągu — metoda zwiększyła przepustowość z 0,5 megabitów na sekundę do 13,5 megabitów na sekundę. W sytuacji z zerowymi stratami korzyści były niewielkie, jeśli w ogóle jakiekolwiek, ale bezstratne scenariusze bezprzewodowe są rzadkie.

Praca Medarda jest ważnym przełomem, który obiecuje znacznie poprawić przepustowość i jakość doświadczenia dla użytkowników danych komórkowych, którzy mają słaby zasięg sygnału, mówi Dipankar Ray Raychaudhuri, dyrektor lub dyrektor Winlab na Uniwersytecie Rutgers (patrz Pervasive Wireless ). Oczekuje, że technologia zostanie szeroko wdrożona w ciągu dwóch do trzech lat.

Aby w międzyczasie przetestować technologię, grupa Medarda skonfigurowała serwery proxy w chmurze Amazon. Ruch IP był wysyłany do Amazona, kodowany, a następnie dekodowany jako aplikacja na telefonach. Korzyści mogłyby być jeszcze większe, gdyby technologia została wbudowana bezpośrednio w nadajniki i routery, mówi. Może być również używany do łączenia ruchu przychodzącego przez sieci Wi-Fi i telefonii komórkowej, zamiast zmuszać urządzenia do przełączania się między tymi dwiema częstotliwościami.

Technologia zmienia sposób przesyłania pakietów danych. Zamiast wysyłać pakiety, wysyła równania algebraiczne opisujące serie pakietów. Jeśli więc pakiet zaginie, zamiast prosić sieć o ponowne przesłanie go, urządzenie odbierające może samodzielnie rozwiązać problem. Ponieważ równania są proste i liniowe, obciążenie przetwarzania telefonu, routera lub stacji bazowej jest znikome, mówi Medard.

Nie wiadomo, czy korzyści widoczne w laboratorium można osiągnąć przy wdrożeniu na pełną skalę, ale fakt, że ulepszenia były tak duże, sugeruje przełom, mówi Ng, dyrektor NBC, który nie był zaangażowany w badania. W laboratorium, jeśli znajdziesz tylko niewielki margines poprawy, inżynierowie będą sceptyczni. Patrząc na to, co zrobili w laboratorium, z pewnością jest to poprawa o rząd wielkości – i to z pewnością jest bardzo zachęcające, mówi Ng.

Jeśli technologia będzie działać zgodnie z oczekiwaniami w przypadku wdrożeń na dużą skalę, może pomóc w uniknięciu załamania widma. Cisco Systems twierdzi, że do 2016 r. ruch danych mobilnych wzrośnie 18-krotnie, a Bell Labs posuwa się dalej, przewidując wzrost 25-krotnie. lat.

Medard nie mówi, że technologia zapobiegnie załamaniu widma, ale zauważa, że ​​obecny system jest rażąco nieefektywny. Z pewnością istnieją bardzo poważne nieefektywności, które należy naprawić, zanim rozważysz pozyskanie większej ilości zasobów, mówi.

Mówi, że kiedy jej grupa pojawiła się w Internecie na Aceli, obejrzany przez nią film na YouTube przedstawiał studentów grających w prawdziwą wersję gry wideo Angry Birds. Jakość wideo była dobra. Jakość treści – nie rozwiązaliśmy, mówi Medard.

ukryć