Беспроводные сети могут научиться жить вместе, используя импульсы энергии

Исследователи из Мичиганского университета изобрели способ для разных беспроводных сетей, забитых в одно и то же пространство, чтобы сказать «извините» друг друга.

Wi -Fi имеет частотную полосу с популярными системами Bluetooth и ZigBee, и все они часто встречаются в одних и тех же местах. Но трудно предотвратить помехи между тремя технологиями, потому что они не могут сигнализировать друг другу, чтобы координировать использование спектра. Кроме того, разные поколения Wi-Fi иногда не обмениваются координационными сигналами, потому что они используют более широкие или более узкие радиодиапазоны. Обе проблемы могут замедлить работу сетей и сломать связи.

Мичиганский профессор компьютерных наук Кан Шин и аспирант Xinyu Zhang, теперь доцент Университета Висконсина, решили решить эту проблему в 2011 году. В июле прошлого года они изобрели GapSense, программное обеспечение, которое позволяет Wi-Fi, Bluetooth и ZigBee отправлять специальные импульсы энергии, которые могут использоваться в качестве сообщений управления трафиком. GapSense готов к внедрению в устройствах и точках доступа, если за ними стоит орган стандартов или критическая масса поставщиков, сказал Шин.

[Дальнейшее чтение: лучшие беспроводные маршрутизаторы]

Wi-Fi LAN - это линия данных для телефонов, планшетов и ПК в бесчисленных домах, офисах и общественных местах. Bluetooth является медленным, но менее энергоемким протоколом, обычно используемым вместо шнуров для подключения периферийных устройств, а ZigBee - это еще более низкая система, установленная в устройствах для домашней автоматизации, здравоохранения и других целей.

Каждый из трех беспроводных протоколов имеет механизм для устройств для координации использования эфирного времени, но все они отличаются друг от друга, сказал Шин.

«Они не могут говорить на одном языке и понимать друг друга вообще», сказал Шин.

Каждый из них также использует CSMA (множественный доступ с поддержкой несущей), механизм, который инструктирует радиоприемники удерживать при передачах, если используются радиоволны, но эта система не всегда предотвращает помехи, сказал он.

Основная проблема заключается в том, что Wi -Fi, наступая на носки Bluetooth и ZigBee. Иногда это происходит только потому, что оно действует быстрее, чем другие сети. Например, устройство Wi-Fi, использующее CSMA, может не ощущать никакой опасности столкновения с другой передачей, даже если ближайшее устройство ZigBee собирается начать передачу. Это объясняется тем, что ZigBee принимает в 16 раз больше, чем Wi-Fi, чтобы выйти из режима ожидания и заставить пакеты двигаться, сказал Шин.

Изменение производительности ZigBee, чтобы помочь ему идти в ногу со своими соседями Wi-Fi, победит цель ZigBee, который должен передавать и получать небольшие объемы данных с очень низким потреблением энергии и длительным временем автономной работы, сказал Шин.

Устройства Wi-Fi могут даже не общаться между собой при разделении ресурсов. Последовательные поколения стандарта Wi-Fi позволили получить более крупные куски спектра для достижения более высоких скоростей. В результате, если устройство 802.11b, использующее только 10-мегагерцовую полосу пропускания, пытается рассказать остальной сети Wi-Fi, что у нее есть пакеты для отправки, устройство 802.11n, использующее 40 МГц, может не получить этот сигнал, сказал Шин. Затем устройство 802.11b становится «скрытым терминалом», сказал Шин. В результате пакеты из двух устройств могут столкнуться.

Чтобы заставить все эти разные устройства координировать использование спектра, Син и Чжан разработали совершенно новый метод связи. GapSense использует серию импульсов энергии, разделенных пробелами. Длина разрывов между импульсами может использоваться для различения различных типов сообщений, таких как инструкции для отвода при передачах, пока не станет ясно. Сигналы могут быть отправлены в начале связи или между пакетами.

GapSense может заметно улучшить опыт использования Wi-Fi, Bluetooth и ZigBee. Сетевые коллизии могут замедлять работу сетей и даже вызывать нерабочие соединения или отбрасываемые вызовы. Когда Шин и Чжан тестировали беспроводные сети в имитируемой офисной среде с умеренным трафиком Wi-Fi, они обнаружили 45-процентную скорость коллизий между ZigBee и Wi-Fi. Использование GapSense сократило скорость столкновения до 8 процентов. Их тесты на проблему «скрытого терминала» показали 40-процентную скорость столкновения, и GapSense уменьшил это почти до нуля, согласно пресс-релизу.

Еще одно возможное использование GapSense заключается в том, чтобы позволить устройствам Wi-Fi оставаться начеку при меньшем потреблении энергии. Как сейчас работает Wi-Fi, приемники в режиме ожидания обычно должны прослушивать точку доступа, которая должна быть подготовлена ​​к входящему трафику. С помощью GapSense точка доступа может посылать серию повторяющихся импульсов и зазоров, которые приемник может распознать во время работы с очень низкой тактовой частотой, сказал Шин. Без полного выхода из режима ожидания приемник может определить из повторяющихся сообщений, которые точка доступа пытается отправить ему. Эта функция может снизить потребление энергии устройством Wi-Fi на 44%, согласно Shin.

Реализация GapSense предполагает обновление прошивки и драйверов устройств обоих устройств и точек доступа Wi-Fi. Большинство производителей не будут делать это для устройств, уже находящихся в полевых условиях, поэтому технологии, вероятно, придется ждать обновления аппаратных продуктов, согласно Shin.

Патент на эту технологию находится на рассмотрении. Шрифт Стивен Лоусон (Stephen Lawson) использует мобильные, накопительные и сетевые технологии для

Служба новостей IDG. Следуйте за Стивеном в Twitter на @sdlawsonmedia. Адрес электронной почты Stephen: [email protected]