Mạng không dây có thể học cách sống cùng nhau bằng cách sử dụng xung năng lượng

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã phát minh ra một cách để các mạng không dây khác nhau nhét vào cùng một không gian để nói "xin lỗi" với nhau.

Wi -Fi chia sẻ một băng tần với các hệ thống Bluetooth và ZigBee phổ biến, và tất cả thường được tìm thấy ở cùng một nơi với nhau. Nhưng thật khó để ngăn chặn sự can thiệp giữa ba công nghệ vì chúng không thể báo hiệu lẫn nhau để điều phối việc sử dụng quang phổ. Ngoài ra, các thế hệ Wi-Fi khác nhau đôi khi không trao đổi tín hiệu điều phối vì chúng sử dụng các băng tần radio rộng hơn hoặc hẹp hơn.

Giáo sư khoa học máy tính Michigan Kang Shin và sinh viên tốt nghiệp Xinyu Zhang, hiện là giáo sư tại Đại học Wisconsin, đã bắt đầu giải quyết vấn đề này vào năm 2011. Tháng 7 vừa rồi, họ đã phát minh ra GapSense, phần mềm cho phép Wi-Fi, Bluetooth và ZigBee gửi tất cả các xung năng lượng đặc biệt có thể được sử dụng làm thông báo kiểm soát lưu lượng. GapSense đã sẵn sàng để thực hiện trong các thiết bị và các điểm truy cập nếu một cơ quan tiêu chuẩn hoặc một khối lượng quan trọng của các nhà cung cấp được đằng sau nó, Shin nói.

[Đọc thêm: Các bộ định tuyến không dây tốt nhất]

Wi-Fi LAN là một cuộc sống dữ liệu cho điện thoại, máy tính bảng và máy tính cá nhân ở vô số nhà, văn phòng và địa điểm công cộng. Bluetooth là giao thức chậm hơn nhưng ít tốn kém hơn được sử dụng thay cho dây để kết nối các thiết bị ngoại vi, và ZigBee là một hệ thống còn thấp hơn được tìm thấy trong các thiết bị tự động hóa tại nhà, chăm sóc sức khỏe và các mục đích khác. có một cơ chế cho các thiết bị phối hợp sử dụng thời gian phát sóng, nhưng tất cả chúng đều khác nhau, Shin nói.

"Họ không thể nói cùng một ngôn ngữ và hiểu nhau cả," Shin nói. Mỗi người cũng sử dụng CSMA (carrier multiple multiple access), một cơ chế chỉ thị cho các đài phát thanh giữ trên truyền nếu sóng vô tuyến đang được sử dụng, nhưng hệ thống đó không phải lúc nào cũng ngăn chặn sự can nhiễu, ông nói. -Fi bước vào các ngón chân của Bluetooth và ZigBee. Đôi khi điều này xảy ra chỉ vì nó hoạt động nhanh hơn các mạng khác. Ví dụ, một thiết bị Wi-Fi sử dụng CSMA có thể không cảm nhận được bất kỳ nguy cơ va chạm nào với một truyền dẫn khác mặc dù thiết bị ZigBee gần đó sắp bắt đầu truyền. Đó là bởi vì ZigBee mất 16 lần miễn là Wi-Fi xuất hiện từ chế độ nhàn rỗi và nhận được các gói di chuyển, Shin nói.

Thay đổi hiệu suất của ZigBee để giúp nó theo kịp với hàng xóm Wi-Fi của nó sẽ đánh bại mục đích của ZigBee, Shin cho biết, để truyền tải và nhận một lượng nhỏ dữ liệu với mức tiêu thụ điện năng rất thấp và thời gian sử dụng pin dài, các thiết bị Wi-Fi thậm chí có thể không giao tiếp với nhau khi phân chia tài nguyên. Các thế hệ kế tiếp của chuẩn Wi-Fi đã cho phép các khối phổ rộng hơn để đạt được tốc độ cao hơn. Kết quả là, nếu một thiết bị 802.11b chỉ sử dụng 10MHz băng thông cố gắng nói với phần còn lại của mạng Wi-Fi mà nó có gói để gửi, một thiết bị 802.11n sử dụng 40MHz có thể không nhận được tín hiệu đó, Shin nói. Thiết bị 802.11b sau đó trở thành “thiết bị đầu cuối ẩn”, Shin nói. Kết quả là, các gói dữ liệu từ hai thiết bị có thể va chạm.

Để có được tất cả các thiết bị khác nhau này phối hợp việc sử dụng quang phổ của chúng, Shin và Zhang đã nghĩ ra một phương pháp giao tiếp hoàn toàn mới. GapSense sử dụng một loạt các xung năng lượng được phân tách bằng khoảng trống. Chiều dài của khoảng trống giữa các xung có thể được sử dụng để phân biệt các loại thông điệp khác nhau, chẳng hạn như hướng dẫn để quay trở lại trên truyền cho đến khi bờ biển rõ ràng. Các tín hiệu có thể được gửi khi bắt đầu truyền thông hoặc giữa các gói tin.

GapSense có thể cải thiện đáng kể trải nghiệm sử dụng Wi-Fi, Bluetooth và ZigBee. Các xung đột mạng có thể làm chậm mạng và thậm chí gây ra các kết nối bị hỏng hoặc các cuộc gọi bị ngắt. Khi Shin và Zhang thử nghiệm mạng không dây trong môi trường văn phòng mô phỏng với lưu lượng truy cập Wi-Fi vừa phải, họ đã tìm thấy tỷ lệ va chạm 45% giữa ZigBee và Wi-Fi. Sử dụng GapSense cắt giảm tỷ lệ va chạm đó xuống còn 8%. Thử nghiệm của họ về vấn đề "thiết bị đầu cuối ẩn" cho thấy một tỷ lệ va chạm 40 phần trăm, và GapSense giảm gần như bằng không, theo một thông cáo báo chí.

Một cách sử dụng khác của GapSense là cho phép các thiết bị Wi-Fi luôn tỉnh táo với ít điện năng hơn. Cách Wi-Fi hoạt động ngay bây giờ, người nhận nhàn rỗi thường phải nghe một điểm truy cập để chuẩn bị cho lưu lượng truy cập đến. Với GapSense, điểm truy cập có thể gửi một loạt các xung và khoảng trống lặp lại mà người nhận có thể nhận ra trong khi chạy ở tốc độ xung nhịp rất thấp, Shin nói. Nếu không hoàn toàn nổi lên từ nhàn rỗi, người nhận có thể xác định từ các tin nhắn lặp đi lặp lại rằng điểm truy cập đang cố gắng gửi dữ liệu đó. Tính năng này có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị Wi-Fi xuống 44%, theo Shin.

Việc thực hiện GapSense sẽ liên quan đến việc cập nhật phần mềm và trình điều khiển thiết bị của cả thiết bị và điểm truy cập Wi-Fi. Hầu hết các nhà sản xuất sẽ không làm điều này cho các thiết bị đã có trong lĩnh vực này, vì vậy công nghệ có thể sẽ phải đợi cho các sản phẩm phần cứng được làm mới, theo Shin.

Một bằng sáng chế về công nghệ đang chờ xử lý. Cách lý tưởng để phát triển công nghệ này là thông qua một tiêu chuẩn chính thức, nhưng ngay cả khi không có điều đó, nó có thể được chấp nhận rộng rãi nếu hai hay nhiều nhà cung cấp lớn cấp giấy phép cho nó, Shin nói.

Dịch vụ tin tức IDG

. Theo dõi Stephen trên Twitter tại @sdlawsonmedia. Địa chỉ email của Stephen là [email protected]