Сотрудники Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН (Москва) нашли метод для «сжатия» информации о состоянии беспроводного канала связи, которая передаётся по Wi-Fi-сетям от подключённых устройств к точке доступа. Обработка этой информации увеличивает нагрузку на сеть, из-за чего качество и скорость передачи других данных ухудшается. Новый алгоритм уменьшает объём передаваемых данных о состоянии канала связи примерно на 50 %.

Применение этого способа позволит повысить качество современных Wi-Fi-сетей. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале IEEE Wireless Communications Letters.

Быстрая передача больших объёмов данных по сетям Wi-Fi обеспечивается тем, что в них используется технология MIMO  (англ. multiple-input and multiple-output). В ней сигналы передаются от многоантенных передатчиков (Wi-Fi-станций) к многоантенным приёмникам. Однако у MIMO есть ограничение — устройство Wi-Fi должно периодически «сообщать» своей точке доступа о состоянии беспроводного канала, в частности о том, как сигнал отражается от окружающих объектов в помещении. Такие сообщения могут «весить» сотни или тысячи байт, и даже современные системы сжатия данных не позволяют существенно уменьшить их объём. В результате нежелательные процедуры обработки данных отнимают значительную часть канальных ресурсов и времени.

Исследователи из ИППИ РАН предложили новый метод сжатия информации о состоянии канала без потерь данных. Авторы математически смоделировали процесс передачи данных с помощью технологии MIMO. Расчёты показали, что оценивать состояние беспроводного канала можно, отправляя точке доступа не результаты последовательных измерений, как это делалось раньше, а только различия между отдельными измерениями. Новый подход удобен тем, что он позволяет дополнительно сжать данные с помощью довольно простых алгоритмов кодирования.

Затем исследователи экспериментально проверили производительность предлагаемого подхода. Для этого учёные передавали сигналы с многоантенного передатчика — Wi-Fi-станции — на многоантенный приёмник, который регистрировал форму сигнала. Зная исходную форму сигнала и оценивая полученную на приёмнике, исследователи записали отклик устройства.

Полученные записи о состоянии беспроводного канала обрабатывались с помощью нового метода сжатия. Эксперимент показал, что он уменьшает объём информации о состоянии канала примерно на 50 %. Предложенное решение имеет ещё ряд преимуществ: его проще, чем аналоги, внедрить в стандарт сетей Wi-Fi, и можно реализовать в беспроводных устройствах.

«Новый подход позволит повысить качество многопользовательских Wi-Fi-сетей, в которых требуется одновременная передача и обработка больших объёмов информации», — говорит участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Илья Левицкий, научный сотрудник лаборатории беспроводных сетей ИППИ РАН.

«С момента публикации нашей прошлой статьи исследование значительно углубилось. Мы поставили серии новых экспериментов, провели множество обсуждений, воспроизвели имеющиеся и создали новые методы передачи информации о канале. Нам пришлось обратиться к смежным темам, вроде теории кодирования, статистики и цифровой обработки сигнала. Это позволило получить новые ценные данные, которые будут полезны при улучшении качества беспроводных систем передачи информации», — рассказывает первый автор статьи Андрей Баранников, научный сотрудник лаборатории беспроводных сетей ИППИ РАН.

Источник: пресс-служба РНФ.