无线网络可以通过使用能量脉冲来学习生活在一起

该大学开发的GapsSense系统有助于防止Wi-Fi和其他网络之间的干扰

密歇根大学的研究人员发明了一种方法,让不同的无线网络塞进同一个空间,互相说“对不起”。

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Wi-Fi与流行的蓝牙和ZigBee系统共享一个频段,而且通常都在同一个地方。但很难防止这三种技术之间的干扰,因为它们不能相互发出信号来协调频谱的使用。此外,不同代的Wi-Fi有时无法交换协调信号,因为它们使用更宽或更窄的无线电频段。这两个问题都会降低网络速度并中断连接。

密歇根计算机科学教授Kang Shin和研究生张馨予,现在是威斯康星大学的助理教授,在2011开始着手解决这个问题。去年七月,他们发明了GAPSESENSE软件,它让Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee都发送特殊的能量脉冲,这些脉冲可以用作交通控制信息。GapSense是Shin说,如果有一个标准机构或临界数量的供应商支持,就可以在设备和接入点中实施。

Wi-Fi局域网是无数家庭、办公室和公共场所的电话、平板电脑和PC的数据生命线。蓝牙是一种速度较慢但耗电较少的协议,通常用来代替连接外设的线缆,而ZigBee是一种用于家庭自动化、医疗保健和其他用途的设备中功率更低的系统。

Shin说,这三种无线协议中的每一种都有一种设备协调使用广播时间的机制,但它们彼此不同。

申说:“他们根本不能说同一种语言,也不能相互理解。”。

他说,每一种都使用CSMA(载波侦听多址),这是一种在使用无线电波时指示无线电暂停传输的机制,但该系统并不总是能防止干扰。

主要问题是Wi-Fi踩到了Bluetooth和ZigBee的脚尖。有时发生这种情况只是因为它比其他网络运行得更快。例如,使用CSMA的Wi-Fi设备可能感觉不到与另一个传输发生碰撞的危险,即使附近的ZigBee设备即将开始传输。这是因为ZigBee需要16分钟的时间Shin说,只要Wi-Fi能够从空闲模式中恢复并移动数据包,mes就可以。

Shin说,改变ZigBee的性能以帮助其跟上其Wi-Fi邻居的步伐将无法实现ZigBee的目的,即以极低的功耗和较长的电池寿命发送和接收少量数据。

Wi-Fi设备甚至可能无法在划分资源时相互通信。连续几代的Wi-Fi标准允许更大的频谱块,以实现更高的速度。Shin说,因此,如果一个仅使用10MHz带宽的802.11b设备试图告诉Wi-Fi网络的其余部分它有数据包要发送,那么使用40MHz的802.11n设备可能无法获得该信号。Shin说,802.11b设备随后成为“隐藏终端”。因此,来自两个设备的数据包可能会发生冲突。

为了让所有这些不同的设备协调频谱的使用,Shin和Zhang设计了一种全新的通信方法。GapsSense使用由间隙分隔的一系列能量脉冲。脉冲之间的间隔长度可用于区分不同类型的消息,例如指示在传输过程中后退,直到海岸清晰为止。信号可以在通信开始时发送,也可以在数据包之间发送。

GapsSense可能会显著改善使用Wi-Fi、蓝牙和ZigBee的体验。网络冲突会降低网络速度,甚至导致连接中断或通话中断。Shin和Zhang在模拟办公室环境中测试无线网络时,发现ZigBee和Wi-Fi之间的冲突率为45%。使用GapsSense将碰撞率降低到8%。根据一份新闻稿,他们对“隐藏终端”问题的测试显示,碰撞率为40%,GapsSense将其降低到接近零。

GapsSense的另一个可能用途是让Wi-Fi设备保持警惕,并减少功耗。按照现在Wi-Fi的工作方式,空闲接收器通常必须监听接入点,以便为传入流量做好准备。Shin说,有了GapsSense,接入点可以发送一系列重复的脉冲和间隙,接收器可以在非常低的时钟频率下识别这些脉冲和间隙。在没有完全脱离空闲状态的情况下,接收器可以从重复的消息中确定接入点正试图向其发送数据。Shin说,这项功能可以将Wi-Fi设备的能耗降低44%。

实施GapsSense需要更新设备和Wi-Fi接入点的固件和设备驱动程序。Shin表示,大多数制造商不会对已经进入该领域的设备执行此操作,因此该技术可能需要等待硬件产品更新。

这项技术的专利正在申请中。Shin说,推广这项技术的理想方式是通过正式标准,但即使没有正式标准,如果有两个或两个以上的主要供应商授权,这项技术也可能被广泛接受。

Stephen Lawson介绍了移动、存储和网络技术IDG新闻服务. 在Twitter上关注Stephen@sdlawsonmedia. 斯蒂芬的电子邮件地址是斯蒂芬_lawson@idg.com

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