Математическое открытие увеличило скорость Wi-Fi

[Ice_man]

Международная группа ученых из США, Португалии и Германии разработала новый алгоритм, который позволит заметно увеличить реальную пропускную способность беспроводных сетей без каких-либо изменений в оборудовании. Основой этой технологии является развитый математический аппарат – с помощью новых теоретических разработок в математике ученым удалось разгрузить сети от повторной передачи потерянных пакетов.

 

Теоретический прорыв в математике обеспечивает новый подход к обращению с потерянными данными для мобильных устройств. Авторы обещают поднять пропускную способность на порядок, причем не за счет добавления новых базовых станций, расширения выделенных диапазонов или наращивания мощности передатчиков. Кроме того, выгоды новой технологии, получившей название «coded TCP» (кодированный TCP-протокол), можно использовать в любой IP-сети, что является важным преимуществом по сравнению с большинством других попыток ускорить беспроводные сети.

 

Технология «coded TCP» уже внедряется в нескольких компаниях, хотя детальное описание является секретным. В создании нового алгоритма для обработки потерянных пакетов приняли участие ученые из Массачусетского технологического института, университета Порто в Португалии, Гарвардского университета, Калифорнийского технологического университета (Caltech) и технического университета в Мюнхене (Германия). Лицензирование осуществляется через компанию Code-On Technologies, специально созданную совместными усилиями МТИ и Caltech.

 

Проблема, решаемая с помощью нового алгоритма, имеет огромное влияние на современный мир. Например, в обычный рабочий день в крупном городе теряется до 3 % пакетов из-за интерференции и перегрузки радиоканалов. Потеря пакетов приводит к задержкам передачи, как таковой, а потом сети пытаются передать эти пакеты еще раз, что еще больше увеличивает нагрузку на сеть.

 

Практические выгоды технологии «coded TCP» были показаны наглядно на железнодорожной линии Нью-Йорк—Бостон, известной своим плохим качеством связи. Ученые продемонстрировали бесперебойный показ видеороликов с web-сайтов в то время как остальные пассажиры поезда не могли даже нормально подключиться к Интернету. Испытания на стенде показывают, что в сети с потерей 2% пакетов эффективную скорость можно увеличить с 1 Мбит/с до 16 Мбит/с, а при потере 5% пропускная способность возрастает с обычных для движущегося поезда 0,5 Мбит/с до 13,5 Мбит/с. В сетях с нулевыми потерями новый алгоритм практически не дает выигрыша, но такие ситуации встречаются крайне редко.

 

В нынешнем виде для оптимизации передачи данных ученые используют специальные прокси-серверы, работающие в облачной среде Amazon. Исходный IP-трафик сначала отправляется в облако Amazon, кодируется, а затем декодируется на клиентском мобильном устройстве. По словам авторов, эффективность алгоритма можно увеличить еще больше, если реализовать обработку прямо на базовых станциях и роутерах. Кроме того, новую технологию можно использовать для слияния трафика, проходящего через сотовые сети и каналы Wi-Fi, вместо того, чтобы принуждать клиентские устройства к переключению между их частотами.

 

Главный принцип технологии «coded TCP» заключается в новом способе передачи пакетов. Вместо отправки пакетов, как таковых, в сеть отправляется набор алгебраических уравнений, описывающих содержание серии пакетов. Таким образом, если пакет будет потерян, то сеть не будет запрашивать повторную передачу этого пакета. Для восстановления данных устройство-получатель может извлечь данные, решив уравнения. Для описания пакетов используются простые линейные уравнения, так что дополнительная вычислительная нагрузка на роутер, смартфон или базовую станцию будет практически незаметна.

 

Сейчас непонятно, удастся ли добиться результатов, достигнутых в лаборатории, при широкомасштабном внедрении. Тем не менее, экспериментальные данные не могут не обращать на себя внимания – слишком уж заметен выигрыш в скорости. Если практические результаты окажутся такими же впечатляющими, новая технология может стать важным фактором в борьбе против переполнения эфира – по прогнозам разных компаний объем мобильного трафика к 2016 г. должен вырасти в 18-25 раз, а свободных диапазонов остается совсем немного. В США, например, по данным Федеральной комиссии по коммуникациям (FCC), свободные частоты будут исчерпаны уже через пару лет. Подробнее о технологии «coded TCP» можно прочитать на сайте лицензирующей компании Code-On Technologies по адресу www.code-on.org.

 

По материалам сайта MIT Technology Review.