Пользователь
0,0
рейтинг
12 марта 2014 в 20:34

Администрирование → Станет ли технология pCell сверхскоростным будущим беспроводной связи? перевод

image

Стив Перлман, парень, который стоит у истоков WebTV и OnLive, представил свою следующую инновацию, которая (мы надеемся) изменит облик всей индустрии. Речь идет о беспроводной технологии pCell. Если верить первым демонстрациям, pCell должна основательно решить проблему нехватки частот в спектре, давая возможность каждому мобильному устройству работать со всей полосой частот, которую предоставляет базовая станция, независимо от степени загруженности последней. Это может позволить увеличить пропускную способность в 1000 раз. Сейчас Перлман и его новая компания под названием Artemis ищут стратегических партнеров чтобы вывести технологию pCell на рынок. Возможно мы наблюдаем за крупнейшей революцией в сфере беспроводных коммуникаций. Однако прежде чем начинать праздновать, нужно сначала разобраться с некоторыми серьезными вопросами относительно эффективности и расширяемости этой технологии.

Сегодня ситуация такова, что количество людей/устройств имеющих возможность одновременно использовать некоторую полосу частот ограничено. Возьмем, например, ваш телефон с LTE и контрактом от Verizon. Ближайшая базовая станция дает вам возможность воспользоваться полосой примерно в 10МГц. С учетом применения различных технологии, вроде формирования диаграммы направленности, MIMO и мультиплексирования, в эти 10МГц можно уместить кучу устройств. Но так или иначе, в один прекрасный момент на одной и тоже же частоте сталкивается слишком много волн, и сильнейшая интерференция делает работу сети невозможной (Теорема Шеннона — Хартли). Для того, чтобы попытаться улучшить ситуацию, беспроводные протоколы используют систему разделения на «тайм слоты», в которой каждый пользователь ждет своей очереди для того, чтобы переслать пакет данных. Логично что при этом задержка растет, а пропускная способность падает. Вы вероятно, уже сталкивались с такой перегрузкой на конференциях и крупных спортивных событиях.



Такая перегрузка — самая большая уязвимость беспроводных сетей. Ее степень можно снизить, расширяя полосу рабочих частот, однако свободных мегагерц не так уж и много. Особенно это касается крайне важной нижней части спектра, где работают коммерческие беспроводные сети. Как показано на диаграмме выше, составленной FCC (Federal Communications Commission — прим. переводчика), дела будут становится все хуже, по мере того, как наша жажда передачи мобильной информации будет расти.



Сотовая сеть pCell, судя по ее описанию, прекрасно себя чувствует в подобной среде с сильной интерференцией. Название pCell обозначает Personal Cell (Персональную соту — прим. переводчика), однако здесь наверняка не обошлось без отсылки к имени создателя (Perlman). pCell основывается на технологии, которая называется Distributed-Input-Distributed-Output (DIDO, распределенный-ввод-распределенный-вывод — прим. переводчика), разработку которой Перлман ведет уже на протяжении длительного времени, впервые показав ее в 2011 году. Ее реализация достаточно сложна, поэтому мы попробуем упростить ее описание.

В обычной (упрощенной) модели беспроводной сети, у вас есть конечная точка (ваш ноутбук, смартфон или планшет), некая беспроводная точка доступа и удаленный сервер, на который вы пытаетесь зайти (веб-сайт, Spotify или что-либо еще). Когда вы заходите на сайт, пакет данных отправляется с вашего ноутбука на маршрутизатор, а оттуда на веб-сайт. После этого данные с веб-сайта проделывают обратный путь от веб-сайта до вашего ноутбука через маршрутизатор. В сети DIDO есть дополнительный облачный сервер, который находится в дата-центре. Перед тем, как попасть на веб-сервер, данные проходят через специальный DIDO-маршрутизатор (который называется pWave). У каждого устройства в системе при это должен быть специальный DIDO-ресивер. DIDO-сервер забирает данные с веб-сайта и генерирует специальный радиосигнал, структура которого позволяет DIDO-ресиверу вашего ноутбука принять его. После этого сигнал попадает на pWave, который уже обычным способом передает его вашему устройству.


Однако настоящее волшебство начинается, когда большое количество пользователей беспроводных устройств получают информацию с одного и того же DIDO-сервера. Говоря простым языком, вместо того, чтобы, в целях борьбы с интерференцией, отправлять один сигнал в единицу времени, DIDO-сервер отправляет несколько специальных сигналов в одно и то же время. Эти сигналы не создают интерференцию, а складываются друг с другом в принимающих устройствах. Поэтому, если в одном и том же месте есть 10 устройств, они примут все 10 DIDO-сигналов одновременно, сложат их, и, каким-то образом, получат информацию предназначенную именно для них. Перлман говорит, что математика этого процесса «невероятно сложна».

Теоретически, DIDO дает любому пользователю беспроводных устройств в данном месте полноценный доступ ко всему спектру частот, без необходимости делить его с кем-то еще. На видео сверху вы можете увидеть, что DIDO довольно хорошо работает в условиях лабораторных тестов, при этом, согласно, официальной информации, «было разработано множество дизайнерских решений, предназначенных для внедрения DIDO на практике и масштабирования системы до любых размеров.» Перлман говорит, что первые публичные испытания технологии pCell пройдут сегодня в Columbia University. В теории, если DIDO заработает, можно будет говорить об одной из самых крупных революций, когда-либо случавшихся в системах WiFi и сотовой связи.



На практике, нужно будет еще проверить, сможет ли pCell на самом деле работать в реальных, боевых условиях. Как вы наверное уже заметили, в DIDO системе, каждый пакет данных должен пройти через DIDO-сервер, точку доступа DIDO, и быть принятым DIDO-ресивером или антенной. В настоящий момент, как показано на видео сверху, Перлман и Artemis используют много оборудования собственного изготовления, а также компьютеры и серверы, работающие на Linux'e и специальном DIDO-ПО. Перлман утверждает, что технология будет дешевой в развертывании, но верится в это с трудом, ведь при коммерческом развертывании системы почти весь набор оборудования от дата-центров до базовых станций, беспроводных маршрутизаторов и смартфонов нужно будет обновить для того, чтобы они смогли работать с DIDO. И я готов поспорить, что Artemis постарается стать единственным поставщиком DIDO-серверов.

Речь идет о слишком серьезных требованиях, учитывая тот факт, что Перлман еще даже не раскрыл секретную математическую приправу которой он заправляет DIDO. Ему потребуется очень много времени для того, чтобы превратить эту технологию в стандарт, такой, например, как 802.11 или LTE. Возможно даже, что этого никогда не случится. Перлману и Artemis следует предоставить гораздо больше информации о технологии, а после этого убедиться что отрасль в целом уверена в ней. До тех пор, пока крупные игроки вроде Samsung'a или Qualcomm'a не начнут работать с этим проектом, его судьба останется под сомнением. Лично я считаю, что нам следует с большим оптимизмом относится к технологиям передачи данных, которые не требуют замены всего набора оборудования. Таким, например, как эта, которая изменяет вид радиоволны.
Перевод: Sebastian Anthony
Таир Юнусов @blaarb
карма
92,7
рейтинг 0,0
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Администрирование

Комментарии (25)

  • 0
    А если DIDO-сервер окажется недоступным?
    • +2
      Не думаю что в наши дни наладить работу отказоустоичивой серверной системы сложно. Недоступный сервер всегда можно заменить другим, резервным, например… Так что это не та проблема, которой создателям следует опасаться…
  • +3
    Зачем в этой цепи нужен сервер в ДЦ и почему не разместить его в роутере/старом компе в кладовке? Vendor lock?
    • 0
      Как понял, в этом и задумка. Достаточно ASIC-чипа, и туда любой «секретный» алгоритм заложить можно при копеечной цене. Но это если технология в массы пойдёт.
    • +1
      Он самый. Думаю, что вполне реально сделать аналог wi-fi роутера на этой схеме передачи и не мучится с отдельным сервером. Правда, возможно, в такой роутер придется поставить процессор помощнее, или вшить алгоритм суммирования в отдельную предназначенную только для этого микросхему. Так, если я ничего не путаю, поступили с WEP и WPA2.
  • +1
    Из текста так не понял, как они хотят справиться с разделением ресурса частот. Маркирование broadcast трафика?
    • 0
      Да, мне тоже интересно. Я так понял, что для каждого устройства есть некая f(x), где x — массив принятого сырого потока данных, которая давала бы на выходе те данные, которые хотели передать этому устройству. Пусть x и f(x) имеют длинну n байт (потому что если sizeof(f(x)) < sizeof(x), то это никакого выигрыша не дает). Тогда количество возможных значений f(x) и x равно. То есть к каждому x жестко привязано значение f(x) и наоборот. В таком случае любую g(x) можно расписать как некую z(f(x)). То-есть, миссия невыполнима, как мне кажется.

      Кстати, если у них такое получилось с кодированием информации для передачи, то вполне естественно попробовать тот же принцип для хранения.
    • 0
      В видео что-то было про интерференцию, как проблему существующей сети.
      Похоже они чинят ситуацию на границе 2-х базовый станций (маршрутизаторов), сейчас соседние станции используют разные частоты, да ещё и с зазором.
      То есть часть частот всегда пропадает.
      Единственное, что я вижу это то, что все базовые станции работают во всём диапазоне частот, а на границе станций устройства получают хитрый сигнал (сумма сигналов от разных станций) который таки можно декодировать.
      Видимо для этого и нужен волшебный сервер, который координирует разные точки.
      Но для этого серверу нужно знать какие станции видит устройство и, может быть, расстояния до них, чтобы рассчитать сигнал.
      Причём если нужно расстояние, то это кирдык, просто ходящие мимо люди будут менять это «расстояние»

      PS В любом случае, выжать скорость больше чем <количество станций>*<максимальную скорость станции>/<количество пользователей> теоретически не реально. А станций всегда будет в разы меньше чем устройств, так что это не панацея.
  • –4
    Это же новый лого рибок
    image
  • 0
    Поддерживаются LTE-устройства, так что надо будет только обновить инфраструктуру. Вообще идея клевая, только не верится что для вмещения большего количества устройств сложность обработки растет линейно…
  • +6
    история о том как маркетинговый подход к рекламе не особенно новых подходов, победил здравый смысл и заставил всех верить в новый прорыв. За последний месяц эти товарищи пропиарились везде где возможно и не возможно, при этом ничего принципиально нового и прорывного в описываемых алгоритмах нет, да и само решение существует в рамках концепции. Все таки в Apple воспитали еще одного, человека который умеет убеждать в очевидных вещах, выдавая их за новые и свои.
    • +1
      Ну то что они пропиарились это не плохо, это необходимо в наш век маркетинга и рекламы, чтобы тебя просто заметили. Да и что плохого в том, что человек работал на технологией несколько лет и теперь наконец, у него есть возможность поделиться этим?

      В любом случае время все расставит по своим местам и мы увидим, кем эти товарищи окажутся — новаторами или обманщиками.
      • +1
        Согласен, пиар дело нужное и без него в наш информационный век никуда.
        Но товарищи из из Artemis в этом аспекте деятельности явно перегнули палку. :)
    • –2
      И тем не менее, Apple раз за разом выпускает устройства, которые ставновятся популярны, желанны и получают быстрое распространение, а также заставляют другие компании выпускать свои аналоги. Телефоны с сенсорными экранами существовали и до iPhone, но именно iPhone стал первым успешным коммуникатором нового поклоения и задал планку. Планшеты существовали за долго до iPad, но именно после успеха iPad планшеты в современном представлении стали востребованны и рынок наводнили сотни аналогов от других производителей. Так же и тут. Не достаточно просто создать какую-то нетривиальную технологию, нужно сделать ее удобной и привлекательной для людей, обеспечить ей распространение, сделать ее повсеместно узнаваемой и принимаемой. И для сетей передачи данных это особенно важно, потому что в противном случае ими вообще никто не будет пользоваться.

      TL;DR: все как обычно, идея ничего не стоит без качественной реализации и распространения.
  • 0
    А вообще немного странно, что на Хабре до этого никто не упоминал про эту технологию, учитывая что показали ее достаточно давно. По крайне мере поиск по словам pCell или Artemis ничего не дал…
  • 0
    Позвольте уточняющий вопрос: upstream каким образом идет?
    В начале статьи мне показалось, что они хотят одной станцией броадкастить downstream а множеством мелких станций получать запросы. Примерно как это сделано в спутниковом интернете с приемом через спутник?
    В таком случае, пропускная способность канала конечна, к тому же на данный момент исходящий трафик не так уж мал.
  • +2
    Я правильно понял, что, в практическом плане, в случае с перегруженным диапазоном, это почти не даст никакой прибавки к скорости (в среднем), но значительно уменьшит пинги?

    Грубо говоря, сейчас каждый из пользователей получает всю ширину канала раз в какое-то время (тайм-слоты), а эта технология предлагает всем одновременно работать на низкой скорости (ширина канала\кол-во пользователей). Это, конечно, здорово, но прорывом вряд ли можно назвать…
    • 0
      Чтобы на загруженном канале были небольшие пинги можно использовать AQM, например FQ_CoDel или PIE.
  • 0
    Я правильно понимаю, что авторы разработки заяявляют, что они якобы могут избавиться от интерференции при передаче сигнала от двух и более базовых станций? Что-то неверится.
    • 0
      да, интерференция как таковая перестает быть проблемой в этой системе.
      • 0
        За счет чего? Каким образом?
        • 0
          вместо того, чтобы, в целях борьбы с интерференцией, отправлять один сигнал в единицу времени, DIDO-сервер отправляет несколько специальных сигналов в одно и то же время. Эти сигналы не создают интерференцию, а складываются друг с другом в принимающих устройствах. Поэтому, если в одном и том же месте есть 10 устройств, они примут все 10 DIDO-сигналов одновременно, сложат их, и, каким-то образом, получат информацию предназначенную именно для них. Перлман говорит, что математика этого процесса «невероятно сложна».


          Пока это вся доступная информация. То есть все устройства в какой-то зоне работы pWave (базовая станция на первой фотографии) примут количество сигналов, равное количеству устройств, «сложат» их и выделят ту часть информации, предназначенную для каждой из них. Вся хитрость в том как происходит это сложение и выделение. Перлман в другом интервью говорит, что система всецело полагается на программные методы обработки, которое и выполняет всю работу, а железо лишь является посредником для, собственно, передачи радиоволн, ничего не вычисляя и не принимая решений аппаратно.
          • 0
            Интересно как можно реализовать реал-тайм просчет сигналов в условиях крайней сложности математических функций и преобразований без использования DSP-процессоров или по-крайней мере ПЛИС.
  • 0
    Посмотрел первое видео и от души посмеялся. Объясню что там происходит простым языком:
    1) Сначала он показывает нам как на устройства транслируется один и тот же сигнал, на графиках сигнальное созвездие КАМ-4 и точки видны четко в одном месте(шума нет сигнал хороший).
    2) Далее он показывает, что пошли разные сигналы на разные устройства, причем сигнальное созвездие достаточно сильно изменилось(точки расплылись ввиду того, что качество сигнала ухудшилось). А теперь самое классное: основная фишка MIMO состоит в том, чтобы дать несколько пространственных субканалов без снижения качества, а здесь фиг пойми что. Вполне возможно, что там КАМ-64, где каждому устройству выделили как раз по эти 4 бита. Это кстати и объясняет существенное падение качества сигнала(та же энергетика идет не на 4 точки, а на 64 точки).
    3) Особенно умиляет момент, когда он выключает режим адаптации и показывает как все плохо! Товарищи, да это развод чистой воды! Никакие нормальные системы без оценки канала уже давно не работают, пилот-несущие встроены даже в структуру сигнала древнейшего DVB-T.
    Вывод: развод предназначенный для людей ничего не понимающих в связи.
  • 0
    Чтот то не нравится мне этот DILDO сервер…

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.