Le reti wireless possono imparare a convivere usando impulsi di energia

I ricercatori dell'Università del Michigan hanno inventato un modo per diverse reti wireless stipate nello stesso spazio per dire "scusami" l'un l'altro.

Wi -Fi condivide una banda di frequenza con i famosi sistemi Bluetooth e ZigBee, e tutti si trovano spesso negli stessi luoghi insieme. Ma è difficile prevenire le interferenze tra le tre tecnologie perché non possono segnalarsi a vicenda per coordinare l'uso dello spettro. Inoltre, diverse generazioni di Wi-Fi a volte non riescono a scambiare i segnali di coordinamento perché utilizzano bande radio più ampie o più strette. Entrambi i problemi possono rallentare le reti e interrompere le connessioni.

Il professore di scienze del Michigan Kang Shin e lo studente laureato Xinyu Zhang, ora professore associato presso l'Università del Wisconsin, hanno deciso di affrontare questo problema nel 2011. Lo scorso luglio, hanno inventato GapSense, software che consente a Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee di inviare impulsi di energia speciali che possono essere utilizzati come messaggi di controllo del traffico. GapSense è pronto per implementare dispositivi e punti di accesso se dietro di esso un corpo standard o una massa critica di venditori,

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Le LAN Wi-Fi sono una linea di vita dei dati per telefoni, tablet e PC in innumerevoli case, uffici e luoghi pubblici. Il Bluetooth è un protocollo più lento ma meno affamato in genere utilizzato al posto dei cavi per collegare le periferiche, e ZigBee è un sistema ancora più basso trovato nei dispositivi per la domotica, l'assistenza sanitaria e altri scopi.

Ciascuno dei tre protocolli wireless Ha un meccanismo per i dispositivi per coordinare l'uso del tempo di trasmissione, ma sono tutti diversi l'uno dall'altro, ha detto Shin.

"Non possono realmente parlare la stessa lingua e capirsi a vicenda", ha detto Shin.

Ognuno utilizza anche CSMA (carrier sense access multiple), un meccanismo che ordina alle radio di trattenere le trasmissioni se vengono utilizzate le onde radio, ma quel sistema non sempre previene le interferenze, ha detto.

Il problema principale è Wi -Fai un passo sulle dita di Bluetooth e ZigBee. A volte questo accade solo perché agisce più velocemente di altre reti. Ad esempio, un dispositivo Wi-Fi che utilizza CSMA potrebbe non avvertire alcun pericolo di collisione con un'altra trasmissione, anche se un dispositivo ZigBee vicino sta per iniziare a trasmettere. Questo perché ZigBee impiega 16 volte il tempo che il Wi-Fi emerge dalla modalità di riposo e fa muovere i pacchetti, ha detto Shin.

Cambiare le prestazioni di ZigBee per aiutarlo a stare al passo con i suoi vicini Wi-Fi avrebbe vanificato lo scopo di ZigBee, Shin ha detto che

i dispositivi Wi-Fi possono anche non riuscire a comunicare tra loro sulla divisione delle risorse. Le generazioni successive dello standard Wi-Fi hanno permesso di ottenere porzioni di spettro più grandi al fine di ottenere velocità più elevate. Di conseguenza, se un dispositivo 802.11b che utilizza solo 10 MHz di larghezza di banda tenta di comunicare al resto di una rete Wi-Fi che ha pacchetti da inviare, un dispositivo 802.11n che utilizza 40 MHz potrebbe non ottenere quel segnale, ha detto Shin. Il dispositivo 802.11b diventa quindi un "terminale nascosto", ha detto Shin. Di conseguenza, i pacchetti dei due dispositivi potrebbero scontrarsi.

Per far sì che tutti questi diversi dispositivi coordinassero il loro uso dello spettro, Shin e Zhang hanno escogitato un metodo di comunicazione totalmente nuovo. GapSense utilizza una serie di impulsi di energia separati da spazi vuoti. La lunghezza degli spazi tra gli impulsi può essere utilizzata per distinguere diversi tipi di messaggi, ad esempio le istruzioni per arretrare sulle trasmissioni finché la costa non è chiara. I segnali possono essere inviati all'inizio di una comunicazione o tra pacchetti.

GapSense potrebbe migliorare sensibilmente l'esperienza dell'uso di Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee. Le collisioni di rete possono rallentare le reti e persino causare connessioni interrotte o interruzioni di chiamata. Quando Shin e Zhang hanno testato le reti wireless in un ambiente ufficio simulato con un traffico Wi-Fi moderato, hanno rilevato un tasso di collisioni del 45% tra ZigBee e Wi-Fi. L'utilizzo di GapSense ha ridotto il tasso di collisione all'8 percento. I test del problema del "terminale nascosto" hanno mostrato un tasso di collisione del 40% e GapSense ha ridotto quasi lo zero, secondo un comunicato stampa.

Un altro possibile utilizzo di GapSense è quello di consentire ai dispositivi Wi-Fi di rimanere in allerta con un minore consumo di energia. Il modo in cui il Wi-Fi funziona ora, i ricevitori inattivi devono in genere ascoltare un punto di accesso per essere preparati al traffico in entrata. Con GapSense, il punto di accesso può inviare una serie di impulsi e intervalli ripetuti che un ricevitore può riconoscere mentre corre a una frequenza di clock molto bassa, ha detto Shin. Senza che emerga completamente da idle, il ricevitore può determinare dai messaggi ripetuti che il punto di accesso sta tentando di inviarli dati. Questa caratteristica potrebbe ridurre il consumo energetico di un dispositivo Wi-Fi del 44 percento, secondo Shin.

L'implementazione di GapSense comporterebbe l'aggiornamento del firmware e dei driver di dispositivo di entrambi i dispositivi e dei punti di accesso Wi-Fi. La maggior parte dei produttori non lo farebbe per i dispositivi già sul campo, quindi la tecnologia probabilmente dovrà attendere che i prodotti hardware vengano aggiornati, secondo Shin.

Un brevetto sulla tecnologia è in sospeso. Il modo ideale per proliferare la tecnologia sarebbe attraverso uno standard formale, ma anche senza di esso, potrebbe diventare ampiamente accettato se due o più importanti fornitori lo autorizzano, ha detto Shin.

Stephen Lawson copre le tecnologie mobili, di archiviazione e di rete per Il servizio di notizie IDG. Segui Stephen su Twitter all'indirizzo @sdlawsonmedia. L'indirizzo email di Stephen è [email protected]