Wi-Fi za pośrednictwem białych przestrzeni

Niedługo może być dostarczany tani Internet bezprzewodowy dalekiego zasięgu, wykorzystujący widmo radiowe zarezerwowane niegdyś do użytku przez stacje telewizyjne. Plany sieci komputerowej wykorzystującej białe przestrzenie, które są pustymi fragmentami widma rozproszonymi pomiędzy wykorzystywanymi częstotliwościami, zostaną dziś zaprezentowane na ACM SIGCOMM 2009 , konferencja komunikacyjna, która odbyła się w Barcelonie w Hiszpanii.

Białe spacje: Dostęp do Internetu w niewykorzystanych częściach widma telewizyjnego może zapewnić dobrą łączność dalekiego zasięgu na obszarach wiejskich i pomóc wypełnić luki w sieciach miejskich. Badacze firmy Microsoft przetestowali nowy protokół o nazwie White Fi, korzystając z pokazanego tutaj urządzenia.

Stacje telewizyjne tradycyjnie nadają na niższych częstotliwościach, przenosząc informacje na większe odległości. Jednak wraz z postępującym przejściem z transmisji analogowych na cyfrowe, pojawia się więcej niewykorzystanych częstotliwości niż kiedykolwiek.

Korzystając z tych niższych częstotliwości, powinno być łatwiej zapewnić szerokopasmowy dostęp do Internetu na obszarach wiejskich i wypełnić luki w miejskich sieciach Wi-Fi. Na przykład widmo od 512 do 698 MHz, które pierwotnie było przydzielone analogowym kanałom telewizyjnym od 21 do 51, oferuje większy zasięg niż konwencjonalne Wi-Fi, które działa z częstotliwością 2,4 gigaherca. Wyobraź sobie potencjał, gdybyś mógł połączyć się z domowym routerem [Internet] z odległości do mili, mówi Ranveer Chandra , członek Networking Research Group w Microsoft Research odpowiedzialny za projekt.

FCC orzekł w listopadzie zeszłego roku, że firmy mogą budować urządzenia, które transmitują w białych przestrzeniach, ale również dały surowe wymagania, aby nie zakłócało to istniejących transmisji, zarówno ze stacji telewizyjnych, jak i innych urządzeń bezprzewodowych, które działają w tym samym widmie. Chandra i jego koledzy zaprojektowali zestaw protokołów, które nazywają White Fi, aby skutecznie radzić sobie z trudnymi przeszkodami regulacyjnymi i technicznymi związanymi z używaniem białych przestrzeni.

To zupełnie inny paradygmat sieci bezprzewodowych, mówi Chandra. Do tej pory w sieciach bezprzewodowych otrzymywałeś widmo i dzieliłeś się nim ze wszystkimi innymi. Wszyscy byli równymi interesariuszami. Teraz masz to spektrum, w którym są pewne osoby, które są głównymi użytkownikami.

Jedną z głównych przeszkód dla grupy Chandry było zajmowanie się siecią różnych urządzeń; w przeszłości prace koncentrowały się na wysyłaniu i odbieraniu sygnałów między poszczególnymi urządzeniami nad białymi przestrzeniami.

Konfiguracja grupy urządzeń do komunikacji na częstotliwościach białych przestrzeni jest bardziej skomplikowaną propozycją, ponieważ urządzenia białych przestrzeni muszą znaleźć dostępne widmo, które może się zmieniać w zależności od tego, gdzie i kiedy urządzenie pracuje. Naukowcy zaprojektowali system składający się z bezprzewodowego punktu dostępowego, takiego jak router używany w sieciach Wi-Fi oraz komunikujących się z nim urządzeń mobilnych.

White Fi zaprojektowano tak, aby każde urządzenie mierzyło otaczające go warunki widmowe i współpracowało z innymi, aby znaleźć dostępne częstotliwości. Ponieważ zakłócenia mogą wystąpić w dowolnym momencie, system może w razie potrzeby przejść do innego wycinka widma.

Niektóre z wyzwań, przed którymi stanęła grupa, powstały z powodu niezdefiniowanej natury częstotliwości białych przestrzeni. . Naukowcy zaprojektowali swoje algorytmy, aby określić idealną szerokość pasma częstotliwości do wykorzystania w transmisji, równoważąc pragnienie silnego sygnału z możliwością interferencji z sąsiednimi częstotliwościami. Musieli także zaprojektować sposób, w jaki urządzenia mobilne mogą znaleźć sygnał z punktu dostępowego.

Jedną z najważniejszych części systemu White Fi jest protokół radzenia sobie z kolizjami różnych sygnałów (szczególnie tych z mikrofonów bezprzewodowych, które mogą się włączyć w dowolnym momencie). Nawet pojedynczy pakiet zakłóceń wystarczy, aby wywołać słyszalne zakłócenia dla mikrofonu. Nawet jeśli zakłócenia dotyczą tylko jednego urządzenia w sieci, surowe przepisy zabraniają wszystkim urządzeniom w sieci korzystania z tego kanału. Naukowcy ominęli ten problem, projektując punkt dostępu tak, aby utrzymywał kanał zapasowy. W przypadku wykrycia innego użytkownika urządzenie lub punkt dostępowy z odstępami natychmiast przełącza się na kanał zapasowy, który w razie potrzeby zmienia wykorzystanie przepustowości.

Piotr Steenkiste , profesor informatyki na Carnegie Mellon University, który specjalizuje się w sieciach, mówi, że poprzednie prace nad białymi przestrzeniami skupiały się na rozwiązywaniu jednego problemu na raz. Myślę, że bardzo interesujące w tym artykule jest to, że naprawdę przyjrzał się temu, jak składa się kompletny system, mówi.

Steenkiste dodaje, że martwią się o wiele praktycznych kwestii. W szczególności, jak mówi, naukowcy nie zakładali idealnego, kontrolowanego środowiska dla swojego systemu. Wzięli raczej pod uwagę takie problemy, jak szum pomiarowy i nieprzewidywalne zachowanie mikrofonów bezprzewodowych. [Badania] mają odpowiedź na każde pytanie, mówi Steenkiste.

Chandra mówi, że jego grupa niedawno otrzymała eksperymentalną licencję od FCC, która pozwala im zbudować prototypowy system White Fi w kampusie Microsoft Research Campus w Redmond w stanie Waszyngton. Planują przesłać swoje odkrycia do FCC w nadziei, że dane pomogą określić przyszłe przepisy dotyczące białej przestrzeni. Chandra zauważa, że ​​odkąd przejście z telewizji analogowej na cyfrową ma miejsce na całym świecie, istnieje duże międzynarodowe zainteresowanie amerykańskimi eksperymentami z białą przestrzenią. Badacze i firmy na całym świecie poszukują technologii, które pozwolą wykorzystać fragmenty widma, które otworzą się w nadchodzących latach – mówi.

ukryć