CC BY
81
УДК 004.7
WI-FM - НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Е. Н. Дмитриева Научный руководитель - А. П. Багаева
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: dmitrieva261188@yandex.ru
Рассматривается Wi-FM - новая технология беспроводной связи, использующая в своих целях сигналы местных FM-радиостанций, и появившаяся с развитием Wi-Fi сетей. Представлены принцип работы и преимущества данной сети.
Ключевые слова: Wi-Fi, беспроводная сеть, FM.
WI-FM - NEW WIRELESS TECHNOLOGY
E. N. Dmitrieva Scientific Supervisor - A. P. Bagaeva
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: dmitrieva261188@yandex.ru
Wi-FM - the new wireless technology are considered, takes advantage of the signals of local FM-radio stations, which appeared with the development of Wi-Fi networks. Presents some principles and advantages of the network.
Keywords: Wi-Fi, wireless network, FM.
Потребности сообщества в качественном доступе в Интернет в любом месте увеличиваются из года в год. В огромных мегаполисах люди уже привыкли получать доступ в сеть фактически повсюду - в парках, кафе, отделении банка, в том числе и метро. В 2014 году 2,9 миллиарда человек имели доступ в Интернет, что считается значительной частью всей человеческой популяции. В наше время, Wi-Fi не показывает каких-либо признаков снижения темпа развития, поэтому к 2020 году научные работники предсказывают, что 24 миллиардов разных устройств будут подключены к Интернету [1].
В местах скопления большого числа различных Wi-Fi-сетей при большом количестве одновременных подключений появляются проблемы, выражающиеся в понижении скорости обмена информацией и увеличении времени ожидания. Это не зависит от скорости подключения оборудования точек доступа Wi-Fi с Интернетом, все дело в том, что несколько Wi-Fi-устройств, находящихся недалеко, препятствуют обычной работе друг друга. И не так давно, исследователи разработали довольно несложный способ не допустить подобных сбоев. В разработанной ими технологии скорость Wi-Fi-соединений увеличивается с помощью использования сигналов FM-диапазона и «умной» системы разделения времени доступа.
В самом деле, недавнее масштабное исследование показало, что более 75 % домов имеют как минимум три перекрытия Wi-Fi сетей. К сожалению, это число представляет собой лишь нижнюю границу, поскольку беспроводных домашних сетей может быть намного больше, которых невозможно измерить из одного места. Углубленное изучение домашней сети, показало значительные периоды низкой производительности Wi-Fi-передатчиков. В дополнение к плотности частных развертываний сетей, исследование показало, что большинство из них используют один канал Wi-Fi.
Получившая название Wi-FM-система предназначена для устранения конкуренции между пакетами данных, передаваемыми Wi-Fi-устройствами, работающими в различных сетях или подсетях и оказавшимися на небольшом удалении друг от друга.»Многие люди считают, что подобные неприят-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 2
ности являются следствием неудовлетворительной работы оборудования и Wi-Fi-маршрутизаторов» - рассказывает Александр Кузманович, профессор электротехники и информатики, - «Однако вся проблема заключается в том, что человек, сидящий у вас за спиной или на соседнем кресле, просто заглянул на свою страницу в Фейсбуке» [2].
«Даже если я выберу в конфигурации Интернета канал, наименее перекрывающийся с соседями, это не решит проблемы, - поясняет Ури Кларман, работник Инженерной школы Маккормика Северо-западного Университета - Невозможно найти спокойный канал в здании, где работает три десятка сетей. Моя скорость составляет лишь 10 % от той, какая должна быть» [2].
«Существующие беспроводные сети, даже если они и разделяют одно и тоже пространство, работают абсолютно независимо друг от друга» - рассказывает Марсель Флорес, - «У них нет никакой возможности обмениваться информацией друг с другом, но при помощи нашей технологии, использующей сигналы FM-диапазона, мы даем им такую возможность, что позволит избежать возникновения коллизий и других конфликтов» [2].
Беспроводные сети Wi-Fi могут использовать в своих целях сигналы существующих местных FM-радиостанций, которые действуют в диапазоне от 87.5 МГц до 108 МГц. Устройства Wi-FM смогут синхронизировать собственную работу посредством технологии передачи дополнительной цифровой информации RDS (Radio Data System), через которую передается информации о радиостанции, о звучащей композиции, погода и иная дополнительная информация. Сигнал RDS передается на под-несущей FM-диапазона, размер передаваемых данных сравнительно невелик, и в сигнале есть большое количество пустующих мест, которые могут использоваться устройствами Wi-FM для синхронизации работы нескольких Wi-Fi сетей.
Протоколы, интегрированные в систему Wi-FM, позволяют самому устройству, посредством сигналов FM-диапазона, осуществлять контроль сетей и подбирать для передачи данных свободное время. «Устройство будет все время слушать и посылать данные в момент минимальной загрузки» -рассказывает Марсель Флорес (Marcel Flores), - «Это позволит избежать коллизий и необходимости повторной передачи, на которую идет большая часть ресурсов сети [2].
Когда система Wi-FM активирована, она должна определить наиболее подходящую FM-станцию доступную для использования гармонизации. С этой целью она сначала выполняет простое сканирование диапазона FM и создает список потенциально доступных станций. Этот процесс может быть улучшен путем определения потенциальных близлежащих станций, используя устройства определяющих местоположение. Затем Wi-FM настраивается на каждого кандидата, начиная с самой низкой частоты. Поиск прекращается, когда список кандидатов будет исчерпан, или Wi-FM обнаруживает 3 станции, по крайней мере, с 95 % скоростью синхронизации. Затем выбирается самая низкая частота станции из этих 3, или станция с высокой скоростью синхронизации. Разработчики подтвердили, что этот подход очень хорошо работает на практике, то есть, станции с высокой синхронной передачей доступны, и что узлы одной области будут сходиться к одной такой станции в течение короткого времени [3].
Эксперименты разработчиков показывают, что:
1. Для эффективной работы Wi-FM можно использовать любую FM-станцию в окрестности.
2. Цифровой сигнал RDS имеет достаточную способность для осуществления относительной гармонизации устройств.
3. Этот сигнал является весьма устойчивым к потере данных, то есть, он сохраняет бесперебойную работу устройства даже в присутствии существенного снижения производительности.
4. Эксперименты на реальных домашних сетях показывают, что пропускная способность улучшается до 50 %, и 35 % в среднем. Ключом этих улучшений является способности Wi-FM систематически уменьшать конкуренцию с помощью сети согласования.
«Если вы собираетесь скоординировать работу всех беспроводных сетей, сконцентрированных в одном месте, вам придется договориться отдельно с владельцем каждой сети» - рассказывает разработчик Марсель Флорес, один из авторов проекта - «Это достаточно сложная задача, успех которой определяет такой непредсказуемый и непостоянный человеческий фактор. Наша же система позволит сделать это автоматически и в результате все окажутся только в выигрыше» [1].
Повсеместная доступность FM обеспечивает беспрецедентную возможность решения некоторых из основных проблем беспроводной домашней сети. В отличие от GPS, FM-сигнал успешно проникает свозь стены зданий. В отличие от 3G / 4G или телевизора, FM-сигнал становится доступен на мобильных устройствах. Использование этого широковещательного FM, в частности, цифрового сигнала, который сопровождает вещания FM-радио, в качестве среды для эффективного согласования
соседних Wi-Fi устройств по отношению друг к другу. Именно эта особенность системы, т.е. относительная гармонизация окрестности, которая не требует явного общения между участвующими устройствами, позволяет решить сценарии, когда узлы сетей систематически «наступают друг другу на пятки».
Таким образом, создание новой беспроводной сети Wi-FM, обусловлено проблемами, возникшими в связи с быстрым развитием Wi-Fi. Для работы Wi-FM использует FM-диапазон, который более распространен, чем Wi-Fi, и может корректировать свою работу и расходуемый трафик. Эксперименты показали, что работа домашних сетей улучшается до 50 процентов с внедрением Wi-FM. Вследствие чего, эта система является наиболее перспективной для расширения границ административных сетей.
Библиографические ссылки
1. WiFi быстро становится неотъемлемой частью стиля жизни [Электронный ресурс]. URL: http://www.wi-life.ru/stati/wi-fi/marketingovye-stati-2/main-wifi-trends-in-2015 (дата обращения: 12.12.2015).
2. Wi-FM - новая технология беспроводной связи [Электронный ресурс]. URL: http://www.dailytechinfo.org/infotech/7563-wi-fm-novaya-tehnologiya-besprovodnoy-svyazi-kotoraya-ispolzuet-v-svoih-interesah-signaly-mestnyh-fm-radiostanciy.html (дата обращения: 12.12.2015).
3. Wi-FM: Resolving Neighborhood Wireless Network [Электронный ресурс]. URL: http://networks.cs.northwestern.edu/publications/wifm/icnp2015-flores.pdf (дата обращения: 12.12.2015).
© Дмитриева Е. Н., 2016
