Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Межуровневая работа стека сетевых протоколов повысит скорость беспроводного интернета
Международный коллектив исследователей с участием ИППИ РАН, НИУ ВШЭ и Шанхайского университета транспорта проанализировал существующие методы оптимизации скорости передачи данных протоколов TCP и QUIC в высокочастотных беспроводных сетях. Ученые считают, что наиболее эффективный способ увеличения скорости передачи данных — межуровневые решения.
Статья опубликована в одном из самых влиятельных (ИФ — 35,6) международных журналов в области телекоммуникаций — IEEE Communications Surveys & Tutorials. Беспроводные технологии связи постоянно развиваются, обеспечивая все более высокие скорости передачи данных для пользователей. Современные Wi-Fi- и мобильные системы, работающие в традиционных низкочастотных диапазонах (то есть ниже шести ГГц), предоставляют пропускную способность до нескольких сотен мегабит в секунду на каждого пользователя. Следующий этап — достижение многогигабитных скоростей передачи данных. Такая пропускная способность позволит поддерживать облачные игры, виртуальную реальность и многие другие технологии.
Повысить скорость передачи данных в беспроводных сетях возможно многократно за счет использования высокочастотных диапазонов: миллиметровых волн (от 30 ГГц до 300 ГГц), терагерцовых (от 300 ГГц до 3 ТГц), инфракрасных (от 300 ТГц до 420 ТГц) и видимого света (от 420 ТГц до 750 ТГц). Например, недавние изменения в стандартах Wi-Fi и сотовых систем пятого поколения (5G) уже используют диапазоны миллиметровых волн для передачи данных. Рабочая группа IEEE 802.11 завершает работу над стандартом IEEE 802.11bb, также известным как Li-Fi, который расширяет Wi-Fi на диапазон света (LW). Высокие частоты рассматриваются в качестве кандидатов для различных будущих беспроводных коммуникационных систем.
Сегодня используются два протокола, которые передают большие объемы данных в интернете: TCP (Transmission Control Protocol) и QUIC (Quick UDP Internet Connections). Они определяют, как данные разбиваются на пакеты, передаются и затем собираются обратно.
Эти протоколы устанавливают оптимальную скорость передачи данных между клиентом (пользователем) и сервером. На пропускную способность канала могут повлиять количество активных пользователей, качество сетевого оборудования, время суток и другие факторы. Протоколам TCP и QUIC при каждой новой передаче приходится «угадывать» оптимальную скорость соединения. Они могут делать это методом проб и ошибок или с помощью измерений: протокол анализирует текущее состояние сети и на основе этой информации определяет, насколько быстро можно передавать данные. Оба подхода требуют времени для нахождения оптимальной скорости.
По мнению ученых, здесь кроется ахиллесова пята будущих поколений беспроводной связи. Чем выше частота, тем больше сложностей с передачей информации. «Если радиоволны традиционного диапазона легко обходят преграды в виде людей и объектов, то появление препятствия между передатчиком и приемником на частотах миллиметровых волн может мгновенно снизить скорость передачи данных с нескольких гигабит в секунду до десятков мегабит в секунду. Терагерцовый диапазон и выше можно просто заслонить рукой, что резко ухудшит скорость канала. В результате высокочастотные соединения скоростные, но крайне ненадежные, что приводит к большим проблемам при угадывании пропускной способности», — объясняет один из авторов статьи, стажер-исследователь Научно-учебной лаборатории телекоммуникационных систем МИЭМ НИУ ВШЭ Максим Суслопаров.
Коллектив исследователей с участием ИППИ РАН, НИУ ВШЭ и Шанхайского университета транспорта рассмотрел предложенные решения проблем, связанных с низкой надежностью высокочастотного диапазона. Все проанализированные подходы они разделили на семь групп на основе двух основных критериев: подхода, используемого для улучшения производительности, и уровня стека протоколов, где выполняется модификация. Наиболее многообещающими ученые считают межуровневые решения (cross-layer solutions).
Простые действия в интернете, например видеозвонок, требуют работы большого количества протоколов, которые находятся на разном уровне сетевого взаимодействия. На физическом уровне биты преобразуются в электромагнитные волны. На следующем уровне подключается протокол доступа к каналу, который определяет, когда устройство может передавать данные, а когда нет.
Дальше, чтобы информация не остановилась на точке доступа, необходим протокол сетевого уровня и маршрутизация, определяющая путь, по которому данные должны быть отправлены от источника к пункту назначения. Потом информация добирается до протокола транспортного уровня, например TCP, и уже оттуда вверх по уровню информация попадает в приложения пользователя.
«Сейчас каждый протокол, находясь на своем уровне, решает лишь свои уникальные задачи. Например, TCP стремится определить пропускную способность канала, в то время как алгоритм на канальном уровне, отвечающий за скорость передачи данных, не думает о наличии TCP или любого другого протокола на другом уровне. Это приводит к ситуации, когда вместо совместной работы каждый протокол действует в отрыве от других, подобно персонажам басни «Лебедь, рак и щука». Этот подход крайне неэффективен», — объясняет один из авторов статьи, заведующий Научно-учебной лабораторией телекоммуникационных систем МИЭМ НИУ ВШЭ и Лабораторией беспроводных сетей ИППИ РАН Евгений Хоров.
Благодаря использованию межуровневых решений возможно успешно решить множество проблем, связанных с ненадежными высокочастотными соединениями. При таком подходе разные уровни смогут «общаться» напрямую друг с другом. Информация о физическом уровне (такая, как пропускная способность канала) может быть использована протоколами транспортного уровня (TCP, QUIP) для лучшего управления передачей данных.
Результаты эксперимента показали, что использование протокола межуровневого взаимодействия xStream значительно увеличивает скорость загрузки файлов, приближая ее к верхней границе — максимально возможной скорости загрузки файла в идеальных условиях (см. рисунок 4).
«При должном развертывании и настройке рассмотренные нами решения могут значительно улучшить производительность протоколов TCP&QUIC в высокочастотных беспроводных системах. Они различаются по стоимости и сложности реализации. Мы считаем, что самые эффективные из них — межуровневые решения, которые могут применяться как самостоятельно, так и совместно с другими решениями для достижения наилучших результатов», — резюмирует соавтор работы, старший научный сотрудник Научно-учебной лаборатории телекоммуникационных систем МИЭМ НИУ ВШЭ Артем Красилов.
Telegram 
Дзен 
VK Расчеты показывают, что на лунную базу каждодневно будут падать десятки микрометеороидов, а даже самые мелкие из них способны повредить модуль и создать угрозу для астронавтов. Впрочем, для этой проблемы есть проверенное решение — так называемый щит Уиппла.
Четвертый вид вируса герпеса человека (HHV-4) — вирус Эпштейна — Барр — оказался связан с развитием системной красной волчанки. Результаты нового исследования показали, что вирус не просто присутствует в иммунных клетках пациентов, а целенаправленно «перепрограммирует» их, превращая в «драйверы» аутоиммунного воспаления.
Наблюдая за сверхновой 2024 ggi спустя всего 26 часов после вспышки, астрономы напрямую определили форму ударной волны в момент ее прорыва из звезды. Открытие позволит уточнить механизмы гибели массивных светил и может привести к пересмотру существующих моделей возникновения сверхновых.
Ю-Цон Тан (YuCong Tang) — концептуальный художник из Китая. Научно-фантастические мотивы — одно из основных направлений его творчества. Он исследует, как научные открытия и технологии будущего трансформируют среду обитания.
Наблюдая за сверхновой 2024 ggi спустя всего 26 часов после вспышки, астрономы напрямую определили форму ударной волны в момент ее прорыва из звезды. Открытие позволит уточнить механизмы гибели массивных светил и может привести к пересмотру существующих моделей возникновения сверхновых.
На уникальных древнеримских стеклянных сосудах обнаружили тайные знаки, которые оказались клеймами ремесленных мастерских. Эти символы, ранее считавшиеся простым украшением, раскрыли, как работали античные мастера, и помогли доказать существование аналогов современных брендов почти две тысячи лет назад.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
По расчетам, большинство «гостей» из других звездных систем летят к Земле примерно со стороны созвездия Геркулес. Скорее всего, они время от времени падают на нашу планету, просто мы еще не научились это замечать. Как удалось вычислить, чаще всего они должны падать зимой и где-то в окрестностях экватора.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно