211service.com
Wi-Fi via White Spaces
Långt räckvidd, låg kostnad trådlöst internet kan snart levereras med radiospektrum som en gång reserverats för användning av TV-stationer. Ritningarna för ett datornätverk som använder vita utrymmen, som är tomma fragment av spektrumet utspridda mellan använda frekvenser, kommer att presenteras idag kl. ACM SIGCOMM 2009 , en kommunikationskonferens som hölls i Barcelona, Spanien.
Vita utrymmen: Att få tillgång till Internet över oanvända delar av TV-spektrum kan ge goda långväga anslutningar på landsbygden och hjälpa till att fylla luckor i stadsnäten. Microsofts forskare testade ett nytt protokoll, kallat White Fi, med hjälp av enheten som visas här.
TV-stationer har traditionellt sänt över lägre frekvenser som bär information längre sträckor. Men med den pågående övergången från analoga till digitala sändningar öppnar sig fler oanvända frekvenser än någonsin.
Genom att utnyttja dessa lägre frekvenser borde det bli lättare att tillhandahålla bredbandsanslutning till Internet på landsbygden och fylla i luckor i stadens Wi-Fi-nätverk. Till exempel erbjuder spektrumet mellan 512 megahertz och 698 megahertz, som ursprungligen tilldelades analoga TV-kanaler från 21 till 51, en längre räckvidd än konventionellt Wi-Fi, som fungerar på 2,4 gigahertz. Föreställ dig potentialen om du kunde ansluta till din hem [Internet] router från upp till en mil, säger Ranveer Chandra , en medlem av Networking Research Group på Microsoft Research bakom projektet.
FCC beslutade i november förra året att företag kunde bygga enheter som sänder över vita utrymmen men ställde också strikta krav på att detta inte skulle störa befintliga sändningar, både från TV-stationer och från andra trådlösa enheter som verkar inom samma spektrum. Chandra och hans kollegor designade en uppsättning protokoll, som de kallar White Fi, för att framgångsrikt navigera i de knepiga regulatoriska och tekniska hindren som är involverade i att använda vita utrymmen.
Det är ett helt annat paradigm för trådlöst nätverk, säger Chandra. Fram till nu, i trådlösa nätverk, fick du ett spektrum, och du skulle dela det med alla andra. Alla var lika intressenter. Nu har du det här spektrumet där det finns vissa personer som är primära användare.
Ett av de största hindren för Chandras grupp var att hantera ett nätverk av olika enheter; tidigare fokuserade arbetet på att skicka och ta emot signaler mellan enskilda enheter över vita utrymmen.
Att ställa in en grupp enheter för att kommunicera över frekvenser med blankt utrymme är ett mer komplicerat förslag, eftersom enheter med utrymme måste hitta tillgängligt spektrum, som kan ändras beroende på var och när enheten är i drift. Forskarna designade ett system som består av en trådlös åtkomstpunkt, som routern som används i Wi-Fi-nätverk, och de mobila enheterna som kommunicerar med den.
White Fi är designad så att varje enhet mäter spektrumförhållandena runt den och samarbetar med de andra för att hitta tillgängliga frekvenser. Eftersom störningar kan inträffa när som helst, kan systemet flytta till en annan del av spektrumet om det behövs.
Några av utmaningarna som gruppen ställdes inför uppstod på grund av den odefinierade karaktären hos frekvenser med blanksteg. . Forskarna designade sina algoritmer för att bestämma den idealiska mängden frekvensbandbredd som ska användas för en sändning, och balanserar önskan om en stark signal mot risken för störning av angränsande frekvenser. De var också tvungna att utforma ett sätt för mobila enheter att hitta en signal från en åtkomstpunkt.
En av de viktigaste delarna av White Fi-systemet är ett protokoll för att hantera kollisioner mellan olika signaler (särskilt de från trådlösa mikrofoner, som kan slås på när som helst). Även ett enda paket med störningar räcker för att producera hörbara störningar för en mikrofon. Även om störningar bara påverkar en enhet i nätverket, förbjuder strikta regler alla enheter i nätverket att använda den kanalen. Forskarna kom runt detta genom att designa åtkomstpunkten så att den upprätthåller en backupkanal. Om en annan användare upptäcks, växlar blankstegsenheten eller åtkomstpunkten omedelbart till backupkanalen, som omtilldelar bandbreddsanvändning efter behov.
Peter Steenkiste , en professor i datavetenskap vid Carnegie Mellon University som är specialiserad på nätverk, säger att tidigare arbete med vita utrymmen har fokuserat på att ta itu med ett problem i taget. Det som jag tycker är väldigt intressant med den här uppsatsen är att den verkligen har tittat på hur man sätter ihop ett komplett system, säger han.
Steenkiste tillägger att det finns många praktiska frågor som de har oroat sig för. I synnerhet, säger han, antog forskarna inte en idealisk, kontrollerad miljö för deras system. Snarare tog de hänsyn till sådana problem som mätbrus och det oförutsägbara beteendet hos trådlösa mikrofoner. [Forskningen] har ett svar på varje fråga, säger Steenkiste.
Chandra säger att hans grupp nyligen fick en experimentell licens från FCC som tillåter dem att bygga en prototyp av White Fi-system på Microsoft Research Campus i Redmond, WA. De planerar att skicka sina resultat till FCC i hopp om att uppgifterna kommer att hjälpa till att fastställa framtida bestämmelser om blanksteg. Chandra noterar att sedan övergången från analog till digital tv sker över hela världen, finns det ett högt internationellt intresse för amerikanska white-space-experiment. Forskare och företag över hela världen letar efter teknologier för att dra nytta av de fragment av spektrum som kommer att öppna sig under de kommande åren, säger han.