211service.com
Ett bandbreddsgenombrott
Akademiska forskare har förbättrat den trådlösa bandbredden med en storleksordning – inte genom att lägga till basstationer, knacka på mer spektrum eller höja sändareffekten, utan genom att använda algebra för att eliminera nätverket som täpper igen uppgiften att skicka om tappade datapaket.
Genom att tillhandahålla nya sätt för mobila enheter att lösa för saknad data, eliminerar tekniken inte bara denna slösaktiga process utan kan också sömlöst väva dataströmmar från Wi-Fi och LTE – ett steg framåt från andra metoder som växlar fram och tillbaka. Alla IP-nätverk kommer att dra nytta av den här tekniken, säger Sheau Ng, vicepresident för forskning och utveckling på NBC Universal.
Flera företag har licensierat den underliggande tekniken under de senaste månaderna, men detaljerna är föremål för sekretessavtal, säger Muriel Medard, professor vid MIT:s forskningslaboratorium för elektronik och en ledare i arbetet. Delar av tekniken har utvecklats av forskare vid MIT, University of Porto i Portugal, Harvard University, Caltech och Technical University of München. Licenseringen görs genom en MIT/Caltech-startup som heter Code-On-teknologier .
Det underliggande problemet är enormt och växer: en vanlig dag i Boston, till exempel, tappas 3 procent av paketen på grund av störningar eller överbelastning. Tappade paket orsakar förseningar i sig själva och genererar sedan ny nätverkstrafik fram och tillbaka för att ersätta dessa paket, vilket förvärrar det ursprungliga problemet.
De praktiska fördelarna med tekniken, känd som kodad TCP, sågs på en nyligen testkörd på ett New York-till-Boston Acela-tåg, ökänt för dålig anslutning. Genom att öka sin tillgängliga bandbredd – mängden data som kan vidarebefordras under en given tidsperiod – kunde Medard och studenter titta på videoklipp på YouTube medan några andra passagerare kämpade för att komma online. De frågade oss 'Hur gjorde du det?' och vi sa 'Vi är ingenjörer!' skämtar hon.
Mer rigorösa labbstudier har visat stora fördelar. Genom att testa systemet på Wi-Fi-nätverk vid MIT, där 2 procent av paketen vanligtvis går förlorade, fann Medards grupp att en normal bandbredd på en megabit per sekund ökades till 16 megabit per sekund. I en omständighet där förlusterna var 5 procent - vanligt på ett snabbgående tåg - ökade metoden bandbredden från 0,5 megabit per sekund till 13,5 megabit per sekund. I en situation med noll förluster var det liten om någon fördel, men förlustfria trådlösa scenarier är sällsynta.
Medards arbete är ett viktigt genombrott som lovar att avsevärt förbättra bandbredden och upplevelsekvaliteten för mobildataanvändare som upplever dålig signaltäckning, säger Dipankar Ray Raychaudhuri, direktör eller Winlab vid Rutgers University (se Pervasive Wireless ). Han förväntar sig att tekniken kommer att användas brett inom två till tre år.
För att testa tekniken under tiden satte Medards grupp upp proxyservrar i Amazons moln. IP-trafik skickades till Amazon, kodades och avkodades sedan som en applikation på telefoner. Fördelen kan bli ännu bättre om tekniken byggdes in direkt i sändare och routrar, säger hon. Det kan också användas för att slå samman trafik som kommer över Wi-Fi och mobiltelefonnätverk snarare än att tvinga enheter att växla mellan de två frekvenserna.
Tekniken förändrar hur datapaket skickas. Istället för att skicka paket skickar den algebraiska ekvationer som beskriver serier av paket. Så om ett paket försvinner, istället för att be nätverket att skicka det igen, kan den mottagande enheten själv lösa det saknade. Eftersom de involverade ekvationerna är enkla och linjära, är bearbetningsbelastningen på en telefon, router eller basstation försumbar, säger Medard.
Huruvida vinster som ses i labbet kan uppnås i en fullskalig implementering återstår att se, men det faktum att förbättringarna var så stora tyder på ett genombrott, säger Ng, NBC-chefen, som inte var involverad i forskningen. I labbet, om du bara hittar en liten förbättringsmarginal, kommer ingenjörerna att vara skeptiska. Om man tittar på vad de har gjort i labbet är det verkligen en förbättring i storleksordningen - och det är verkligen mycket uppmuntrande, säger Ng.
Om tekniken fungerar i storskaliga utbyggnader som förväntat, kan det hjälpa till att förebygga en spektrumkrisa. Cisco Systems säger att till 2016 kommer mobil datatrafik att växa 18 gånger – och Bell Labs går längre och förutspår tillväxt med en faktor 25. US Federal Communications Commission har sagt att spektrumet av tillgängliga trådlösa frekvenser kan ta slut inom ett par år.
Medard slutar med att säga att tekniken kommer att förhindra en spektrumkris, men hon noterar att det nuvarande systemet är grovt ineffektivt. Visst finns det mycket allvarliga ineffektiviteter som bör åtgärdas innan man överväger att skaffa mer resurser, säger hon.
Hon säger att när hennes grupp kom online på Acela, var YouTube-videon de såg på studenter som spelade en verklig version av videospelet Angry Birds. Kvaliteten på videon var bra. Kvaliteten på innehållet - vi har inte löst, säger Medard.