Langattomat verkot saattavat oppia elämään yhdessä energiapulssien avulla

Michiganin yliopiston tutkijat ovat keksineet tavan erilaisille langattomille verkkoille, jotka on kerätty samaan tilaan sanoen "anteeksi" toisilleen.

Wi -Fi jakaa taajuuskaistan suosittujen Bluetooth- ja ZigBee-järjestelmien kanssa, ja kaikki löytyvät usein samasta paikasta yhdessä. Mutta on vaikeaa estää kolmen teknologian välisiä häiriöitä, koska ne eivät voi viestiä toisiaan koordinoimaan spektrin käyttöä. Lisäksi eri Wi-Fi-sukupolvet eivät joskus pysty vaihtamaan koordinaatiosignaaleja, koska ne käyttävät laajempia tai kapeampia radiotaajuuksia. Molemmat ongelmat voivat hidastaa verkkoja ja katkaista yhteydet.

Michiganin tietojenkäsittelytieteen professori Kang Shin ja jatko-opiskelija Xinyu Zhang, nykyisin Wisconsinin yliopiston professori, päätyivät ratkaisemaan tämän ongelman vuonna 2011. Heinäkuussa he keksivät GapSense, ohjelmisto, jonka avulla Wi-Fi, Bluetooth ja ZigBee kaikki lähettävät erityisiä energiapulsseja, joita voidaan käyttää liikenteen ohjausviesteinä.

[Lue lisää: Parhaat langattomat reitittimet]

Wi-Fi-lähiverkot ovat tietoliikenneväline puhelimille, tabletteille ja tietokoneille lukemattomissa kodeissa, toimistoissa ja julkisissa paikoissa. Bluetooth on hitaampi mutta vähemmän teho-nälkäinen protokolla, jota käytetään tyypillisesti johdinten kytkemiseen oheislaitteiden kytkemiseen. ZigBee on jopa pienempi virransyöttöjärjestelmä, joka löytyy kotiautomaatio-, terveydenhuolto- ja muissa tarkoituksissa.

Jokainen kolmesta langattomasta protokollasta on mekanismi laitteille, joilla voidaan koordinoida ilma-ajan käyttöä, mutta ne kaikki eroavat toisistaan, Shin sanoi.

"He eivät voi oikeastaan ​​puhua samaa kieltä ja ymmärtää toisiaan", Shin sanoi. > Jokainen käyttää myös CSMA-kanavaa (carrier sense -multiple access), mekanismia, joka opastaa radiota pysäyttämään lähetykset, jos ilmaa käytetään, mutta järjestelmä ei aina estä häiriöitä.

Pääongelma on Wi -Fi siirtyy Bluetoothin ja ZigBeen varpaisiin. Joskus tämä tapahtuu vain siksi, että se toimii nopeammin kuin muut verkot. Esimerkiksi CSMA: ta käyttävä Wi-Fi-laite ei välttämättä tunne mitään vaaraa törmäyksestä toiseen lähetykseen, vaikka läheinen ZigBee-laite aikoo lähettää lähetystä. Tämä johtuu siitä, että ZigBee kestää 16 kertaa niin kauan kuin Wi-Fi on poistunut tyhjäkäynnistä ja paketit siirtyvät, Shin sanoi.

ZigBeen suorituskykyä muuttamalla Wi-Fi-naapureidensa pysyessä ZigBeen, joka on välittää ja vastaanottaa pieniä määriä dataa, jolla on hyvin alhainen virrankulutus ja pitkä akun käyttöikä, Shin sanoi.

Wi-Fi-laitteet eivät edes pysty kommunikoimaan keskenään resurssien jakamisessa. Wi-Fi-standardin peräkkäiset sukupolvet ovat mahdollistaneet suurempia taajuuksia, jotta saavutettaisiin suuremmat nopeudet. Tämän seurauksena, jos 802.11b-laite, joka käyttää vain 10 MHz: n kaistanleveyttä, yrittää kertoa muulle Wi-Fi-verkolle, että sillä on paketteja lähetettäväksi, 802.11n-laite, joka käyttää 40 MHz, ei välttämättä saa tätä signaalia, Shin sanoi. 802.11b-laite tulee sitten "piilotettu terminaali", Shin sanoi. Tämän seurauksena kahden laitteen paketit voivat törmätä.

Jotta kaikki nämä eri laitteet voisivat koordinoida taajuuksiensa käyttöä, Shin ja Zhang kehittivät täysin uuden viestintätavan. GapSense käyttää sarjaa energiapulsseja, jotka erotetaan aukkoina. Pulssien välisten aukkojen pituutta voidaan käyttää erilaisten viestien tyyppien erottamiseen, kuten ohjeiden lähettämiseen takaisin, kunnes rannikko on kirkas. Signaalit voidaan lähettää tiedonsiirron alussa tai pakettien välillä.

GapSense saattaa huomattavasti parantaa Wi-Fi-, Bluetooth- ja ZigBee-käyttökokemusta. Verkon törmäykset voivat hidastaa verkkoja ja aiheuttaa jopa rikki yhteyksiä tai puheluita. Kun Shin ja Zhang testasivat langattomia verkkoja simuloidulla toimistoympäristössään ja kohtalaisen Wi-Fi-liikenteellä, he löysivät ZigBeen ja Wi-Fi: n 45 prosentin törmäysnopeuden. GapSense käytti tätä törmäysastetta 8 prosenttiin. Niiden testit "piilotettu pääte" ongelma osoitti 40 prosentin törmäysnopeuden, ja GapSense vähensi lähes nolla, mukaan lehdistötiedote.

Toinen mahdollinen GapSensein käyttö on, että Wi-Fi-laitteet pysyvät hälyttävissä vähemmän virrankulutuksessa. Wi-Fi toimii nyt, joutokäynteissovittimien on tyypillisesti kuunneltava pääsypiste, joka on valmis saapuvalle liikenteelle. GapSensein avulla tukiasema voi lähettää sarjan toistuvia pulsseja ja aukkoja, joita vastaanotin voi tunnistaa käynnissä hyvin alhaisella kellotaajuudella, Shin sanoi. Ilman täysin tyhjäkäynnistä, vastaanotin voi määrittää toistuvista viesteistä, joita tukiasema yrittää lähettää tietoja. Tämä ominaisuus saattaa vähentää Wi-Fi-laitteen energiankulutusta 44 prosentilla Shinin mukaan.

GapSensein toteuttaminen merkitsisi sekä laitteiden että Wi-Fi-tukiasemien laiteohjelmiston ja laiteohjainten päivittämistä. Useimmat valmistajat eivät toimisi tällä alalla jo toimivien laitteiden kanssa, joten tekniikan on todennäköisesti odotettava, että laitteistotuotteita päivitetään Shinin mukaan.

Teknologiaa koskeva patentti on vireillä. Ideaalinen tapa teknologian lisääntymiseen olisi muodollinen standardi, mutta ilman sitä se voisi laajalti hyväksyä, jos kaksi tai useampia suuria toimittajia sen myöntävät, Shin sanoi.

Stephen Lawson kattaa mobiili-, tallennus- ja verkkotekniikat

IDG-uutispalvelu. Seuraa Stephen Twitterissä osoitteessa @sdlawsonmedia. Stephenin sähköpostiosoite on [email protected]