Новое программное обеспечение, разрабатываемое в Мичиганском университете, работает как светофор, контролируя движение и значительно уменьшая помехи.
Программное обеспечение GapSense позволяет этим устройствам, которые обычно не могут общаться друг с другом, обмениваться простыми сообщениями об остановке и предупреждениями, что снижает частоту конфликтов при обмене данными. GapSense создает общий язык энергетических импульсов и разрывов. Длина промежутков передает сообщение об остановке или предупреждении.
Устройства могут отправлять их в начале связи или в промежутках между информационными пакетами, чтобы другие гаджеты, находящиеся поблизости, знали о своих планах.
«Все эти устройства должны выполнять свои назначенные функции, но они используют одну и ту же магистраль и борются за космос», – сказал Кан Шин, профессор компьютерных наук Кевина и Нэнси О’Коннор в Университете штата Мэриленд. «Поскольку у них нет прямых средств связи друг с другом, потому что они используют разные протоколы, мы подумали:« Как мы можем скоординировать их, чтобы каждый мог выполнять свои функции, сводя к минимуму взаимное влияние »?’"
Исследователи протестировали GapSense и обнаружили, что он может уменьшить помехи более чем на 88 процентов в некоторых сетях с различными устройствами. Шин и Синью Чжан, бывший докторант в области электротехники и информатики, представят свою работу 18 апреля на Международной конференции IEEE по компьютерным коммуникациям в Турине, Италия.
Чтобы получить представление о том, сколько беспроводных устройств существует сегодня, в 2013 году CTIA, Ассоциация беспроводной связи насчитала более 321 миллиона мобильных телефонов, ноутбуков и планшетов с поддержкой Wi-Fi в Соединенных Штатах. Это больше, чем одно устройство на человека, и это просто элементы, которые используют Wi-Fi, протокол, который передает большие объемы данных на относительно большие расстояния.
Bluetooth и ZigBee используют тот же беспроводной спектр, что и Wi-Fi, но все они говорят на разных языках. Bluetooth, меньший радиус действия и менее мощный, может подключать гарнитуры и клавиатуры, например, к телефонам и компьютерам.
ZigBee, самая низкая по мощности в группе, связывает сети небольших радиостанций для автоматизации домашних и строительных систем, таких как освещение, охранная сигнализация и термостаты. Его также можно найти в больницах, где он собирает медицинские данные от пациентов.
Все эти устройства уже оснащены стандартным протоколом «множественный доступ с контролем несущей» или CSMA, который программирует их на прослушивание радиомолчания, прежде чем они отправят свои собственные передачи.
Но часто это не срабатывает.
ZigBee требуется в 16 раз больше времени, чем Wi-Fi, чтобы выйти из состояния ожидания для передачи информации, поэтому иногда Wi-Fi может слышать, что берег свободен, когда пакет ZigBee выходит.
«Маленький парень может говорить, но большой парень этого не слышит», – сказал Шин. "Так что общение маленького парня будет разрушено."
Это лишь одна из нескольких потенциальных проблем, которые GapSense может решить. Исследователи протестировали программное обеспечение в смоделированной офисной среде. При умеренном трафике WiFi они обнаружили 45-процентную частоту конфликтов между ZigBee и WiFi, а GapSense снизил ее до 8 процентов.
Программное обеспечение также может решить проблему так называемого «скрытого терминала».
Новые стандарты Wi-Fi обеспечивают более высокую скорость передачи данных при более широкой полосе пропускания, чем стандартные 20 мегагерц, но устройства с разной полосой пропускания не могут слышать сообщения друг друга, чтобы не разговаривать по ним. GapSense может позволить этим устройствам разных стандартов разговаривать по очереди.
При умеренном трафике Wi-Fi исследователи обнаружили около 40 процентов конфликтов между устройствами с более широкой и узкой полосой пропускания, а GapSense снизил ее практически до нуля.
GapSense также может снизить энергопотребление WiFi-устройств на 44 процента. Это достигается за счет того, что приемник WiFi может работать на низких тактовых частотах.
С помощью программного обеспечения передатчик Wi-Fi с более высокой тактовой частотой может отправить сообщение пробуждения медленному приемнику вовремя, чтобы он синхронизировался и перехватил информационный пакет.
«На мой взгляд, влияние GapSense огромно, – сказал Шин. "Это может быть Вавилонская башня для все более разнообразного мира беспроводных устройств."
Документ озаглавлен «Чувство разрыва: облегченная координация гетерогенных беспроводных устройств».«Работа финансируется Национальным научным фондом.
Университет добивается патентной защиты интеллектуальной собственности и ищет партнеров по коммерциализации, чтобы помочь вывести технологию на рынок.