Эксперимент, проведенный молодыми исследователями из Института проблем передачи информации им. А. А. Харкевича Российской академии наук, помог выявить слабые места в разрабатываемом в данный момент расширении стандарта для будущих сетей Wi-Fi 7. Эксперимент показал, что в сетях нового поколения будет затруднительно обеспечить стабильно высокую скорость доставки данных, критически необходимую при использовании приложений реального времени. Результаты эксперимента опубликованы в журнале MDPI Sensors.
Приложения, работающие в режиме реального времени — видеосвязь, мобильные игры, дополненная реальность — требуют поддержания стабильно высоких скоростей доставки данных. Но качество обслуживания трафика в беспроводных локальных сетях Wi-Fi отнюдь не всегда оказывается удовлетворительным — задержки при передаче данных зачастую слишком велики.
Поэтому при разработке нового дополнения к стандарту IEEE 802.11be для будущих сетей Wi-Fi 7 качественное обслуживание трафика реального времени стало одной из главных задач. Для ее решения был предложен новый механизм Restricted Target Wake Time (R-TWT), призванный обеспечить лучшую защиту трафика. С его помощью точка доступа и станция обмениваются информацией в четко определенные периоды обслуживания. Однако сети беспроводных устройств неоднородны: помимо новых устройств в сетях Wi-Fi 7 будут работать и существующие устройства. Они не поддерживают R-TWT, а значит ничего не знают о периодах обслуживания и могут вторгаться в зарезервированные каналы передачи информации, что приводит к помехам.
Чтобы защитить каналы от непрошеных вторжений, в разрабатываемом стандарте 802.11be решено использовать механизм интервалов тишины, уже использовавшийся в более ранних стандартах. Его принцип заключается в том, что точка доступа назначает интервалы, в течение которых станциям запрещено передавать данные. Специалисты лаборатории беспроводных сетей ИППИ РАН впервые экспериментально проверили эффективность этого механизма в реальных сценариях использования.
Для эксперимента использовались смартфоны и ноутбуки разных версий, выпущенные с 2012 по 2023 год. Авторы разделили устройства на пять групп. В первую группу вошли телефоны и ноутбуки Apple, например iPhone 12. Когда роутер объявлял один большой интервал тишины длиной 0,02 секунды, устройства не передавали данные все это время, что полностью соответствует ожидаемому поведению. Однако если интервал тишины составлял только 0,001 секунды — а именно такая длительность заложена в стандарте Wi-Fi 7, — устройства реагировали на него реже и начинали интервал раньше или позже требуемого. Кроме того, когда роутер объявлял более одного длительного интервала тишины каждые 0,1 секунды, устройства сохраняли тишину только во время первого из них. Таким образом, устройства из первой группы не соблюдали несколько интервалов тишины, необходимых для поддержки приложений реального времени.
В другие четыре группы вошли устройства Android: Samsung, Xiaomi, Huawei, Acer и Lenovo. Часть из них корректно реагировала на интервалы тишины, поступающие с небольшой частотой, а часть — нет. Например, ноутбук Acer Aspire 5 соблюдал тишину, но начинал заданный интервал существенно раньше, чем нужно, совершенно не попадая в его пределы.
Таким образом, результаты эксперимента ставят под сомнение жизнеспособность механизма интервалов тишины как эффективного решения для сосуществования в будущих сетях Wi-Fi 7 устройств разных поколений.
«Мы надеемся, что наша работа привлечет внимание ученых, разработчиков операционных систем и производителей сетевого оборудования к проблеме несоответствия некоторых механизмов Wi-Fi 7 реальным сценариям использования. Важно устранить эти несоответствия, чтобы R-TWT смог обеспечить гарантированную задержку и надежность в приложениях реального времени. Мы будем рады помочь индустриальным специалистам найти альтернативное решение для обеспечения надежной связи в сетях нового поколения, для этого необходимы новые исследования», — рассказывает первый автор статьи Андрей Баранников, сотрудник ИППИ РАН и студент МФТИ.
График показывает несоответствие назначенного периода тишины и фактического промежутка молчания пользовательского устройства
| 25.12.2023 | |