С широким повсеместным распространением мобильной связи и Wi-Fi-соединений, парадигма радиопередач превратилась в гигантское множество разбросанных передатчиков с ограниченным диапазоном. Когда пользователь движется из радиуса действия одного передатчика в зону другого, задачи по отправке сигнала должны автоматически переключаться на новый радиопередатчик. Но так происходит далеко не всегда − ведь мы довольно часто сталкиваемся с тем, что во время долгого разговора в автомобиле или городском транспорте связь обрывается. А иногда и при выходе из метро мой телефон не может поймать сеть еще в течение долгого времени. Подобные факты говорят лишь о том, что переключения с одного передатчика на другой происходят не сразу, а со значительными перебоями.
Конечно, последние разработки мобильной техники включают в себя встроенные датчики движения − GPS-приемники нового поколения, акселерометры, а в последнее время особую популярность начинают набирать гироскопы.
На 8-м симпозиуме по проектированию сетевых систем Usenix, проходившем в марте в Бостоне, исследователи Массачусетского технологического института представили ряд новых коммуникационных протоколов, которые используют информацию о движении портативного устройства, чтобы улучшить процесс переключения с датчика на датчик. В экспериментах, проведенных на базе Wi-Fi-сети университетского городка собственного института, исследователи обнаружили, что новые протоколы улучшают пропускную способность сети для движущихся объектов приблизительно на 50%.
Исследователи Массачусетского технологического института − аспирант Ленин Равиндранат, профессор Хари Бэлэкришнэн, профессор Сэм Мэдден и научный партнер Кэлвин Ньюпорт − использовали встроенные в устройства датчики обнаружения движения, чтобы улучшить несколько различных протоколов коммуникаций. Каждый из этих протоколов управляет выбором самого близкого к объекту передатчика.
«Скажем, вы выходите на вокзале и начинаете свой путь к офису, − говорит Бэлэкришнэн. − Сегодня происходит следующее: ваш телефон пытается соединиться с точкой доступа Wi-Fi с самым сильным сигналом. Но к тому времени, когда пока он это делает, лучшая точка доступа уже поменялась. И он вновь и вновь продолжает попытки соединения».
Как объясняет ученый, новый протокол выбирает точку доступа на основе выведенной траектории пользователя. «Синхронизируя данные темпа походки и диапазон ближайших точек доступа, он выбирает именно ту, с которой вы будете связаны дольше всего», − говорит Хари.
Эксперименты исследователей показали, что с этой версией протокола движущийся сотовый телефон будет переключаться между передатчиками на 40% реже, чем это было бы с существующими протоколами. Изменение протокола улучшило пропускную способность приблизительно на 30%.
Второй из протоколов, дополненный учеными, управляет выбором битрейта, или уровня, с которым объект посылает и получает информацию. Битрейт должен определять возможности канала: попытайтесь послать слишком много данных по слабой связи, и большая часть их будет потеряна. Когда устройство находится в движении, ширина канала постоянно колеблется. Эти колебания усложняют выбор девайсом необходимого битрейта. Поскольку, используя протокол Массачусетского технологического института, устройство знает, когда оно находится в движении, его выбор будет направлен на сохранение некоей стабильности.
Третий протокол управляет поведением самих станций и точек доступа, а не устройствами, которые соединяются с ними. Обычно базовая станция узнает, что устройство больше не связано с ней, только после достаточно долгой тишины. Станция попросту отправляет одни и те же данные в устройство много раз, ожидая информации об окончании сеанса связи. Но с информацией о траектории движения устройства базовая станция может рассчитать, когда контакт будет потерян.
Бэлэкришнэн добавляет, что он и его коллеги идентифицировали по крайней мере еще полдюжины протоколов коммуникаций, которые могли бы с пользой работать с информацией о движении устройства. «Другие ученые придумывают новые идеи и протоколы, ну а мы решили просто их усовершенствовать», − улыбаясь, говорит ученый.