Redes sem Fio - Introdução e Ondas Eletromagnéticas
Pesquisadores da Universidade de Michigan inventaram uma maneira para diferentes redes sem fio espremidas no mesmo espaço para dizer "desculpe-me" um ao outro.
Wi -Fi compartilha uma banda de freqüência com os populares sistemas Bluetooth e ZigBee, e todos são freqüentemente encontrados nos mesmos lugares juntos. Mas é difícil evitar a interferência entre as três tecnologias porque elas não podem sinalizar umas às outras para coordenar o uso do espectro. Além disso, diferentes gerações de Wi-Fi às vezes não conseguem trocar sinais de coordenação porque usam bandas de rádio mais amplas ou estreitas. Ambos os problemas podem retardar as redes e romper conexões.
O professor de ciência da computação de Michigan, Kang Shin, e Xinyu Zhang, agora professor assistente na Universidade de Wisconsin, resolveram resolver esse problema em 2011. Em julho, eles inventaram o GapSense., software que permite que Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee enviem pulsos especiais de energia que podem ser usados como mensagens de controle de tráfego. A GapSense está pronta para implementar dispositivos e pontos de acesso se um corpo de padrões ou uma massa crítica de fornecedores ficar por trás disso, disse Shin.
LANs Wi-Fi são uma linha de vida de dados para telefones, tablets e PCs em inúmeras residências, escritórios e locais públicos. O Bluetooth é um protocolo mais lento, mas menos consumidor de energia, normalmente usado no lugar de cabos para conectar periféricos, e o ZigBee é um sistema com alimentação ainda mais baixa, encontrado em dispositivos para automação residencial, saúde e outras finalidades.
Cada um dos três protocolos sem fio tem um mecanismo para dispositivos para coordenar o uso do tempo de transmissão, mas todos eles são diferentes um do outro, disse Shin. “Eles não podem realmente falar a mesma língua e entender um ao outro”, disse Shin. Cada um também usa CSMA (carrier sense multiple access), um mecanismo que instrui os rádios a adiar as transmissões se as ondas estiverem sendo usadas, mas esse sistema nem sempre previne a interferência, disse ele.
O principal problema é o Wi -Fi pisar nos dedos do Bluetooth e ZigBee. Às vezes isso acontece apenas porque ele age mais rápido que outras redes. Por exemplo, um dispositivo Wi-Fi usando o CSMA pode não perceber qualquer perigo de colisão com outra transmissão, mesmo que um dispositivo ZigBee próximo esteja prestes a começar a transmitir. Isso porque o ZigBee leva 16 vezes mais tempo que o Wi-Fi para sair do modo inativo e fazer os pacotes se moverem, disse Shin.
Mudar o desempenho do ZigBee para manter o contato com seus vizinhos Wi-Fi derrotaria o propósito do ZigBee. que é transmitir e receber pequenas quantidades de dados com consumo de energia muito baixo e longa duração da bateria, disse Shin.
Os dispositivos Wi-Fi podem até falhar em se comunicar entre si na divisão de recursos. As gerações sucessivas do padrão Wi-Fi permitiram grandes trechos de espectro para alcançar velocidades mais altas. Como resultado, se um dispositivo 802.11b usando apenas 10MHz de largura de banda tentar dizer ao resto de uma rede Wi-Fi que tem pacotes para enviar, um dispositivo 802.11n que usa 40MHz pode não receber esse sinal, disse Shin. O dispositivo 802.11b então se torna um "terminal oculto", disse Shin. Como resultado, os pacotes dos dois dispositivos podem colidir
Para que todos esses dispositivos diferentes coordenassem seu uso do espectro, Shin e Zhang criaram um método de comunicação totalmente novo. GapSense usa uma série de pulsos de energia separados por lacunas. O comprimento dos intervalos entre os pulsos pode ser usado para distinguir diferentes tipos de mensagens, como instruções para recuar em transmissões até que a costa esteja clara. Os sinais podem ser enviados no início de uma comunicação ou entre pacotes.
O GapSense pode melhorar notavelmente a experiência de usar Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee. Colisões de rede podem retardar redes e até mesmo causar conexões interrompidas ou chamadas interrompidas. Quando Shin e Zhang testaram redes sem fio em um ambiente de escritório simulado com tráfego moderado de Wi-Fi, encontraram uma taxa de 45% de colisões entre ZigBee e Wi-Fi. O uso do GapSense reduziu a taxa de colisão para 8%. Seus testes do problema do “terminal oculto” mostraram uma taxa de colisão de 40%, e o GapSense reduziu quase a zero, de acordo com um comunicado de imprensa.
Um outro uso possível do GapSense é permitir que os dispositivos Wi-Fi permaneçam alertas com menos consumo de energia. A maneira como o Wi-Fi funciona agora, os receptores inativos geralmente precisam ouvir um ponto de acesso para estar preparado para o tráfego de entrada. Com o GapSense, o ponto de acesso pode enviar uma série de pulsos repetidos e lacunas que um receptor pode reconhecer durante a execução em um clock muito baixo, disse Shin. Sem sair totalmente da inatividade, o receptor pode determinar, a partir das mensagens repetidas, que o ponto de acesso está tentando enviar dados. Esse recurso poderia reduzir o consumo de energia de um dispositivo Wi-Fi em 44%, de acordo com Shin.
A implementação do GapSense envolveria a atualização dos drivers de firmware e dispositivo de ambos os dispositivos e pontos de acesso Wi-Fi. A maioria dos fabricantes não faria isso para dispositivos que já estão em campo, então a tecnologia provavelmente terá que esperar que os produtos de hardware sejam atualizados, de acordo com Shin.
Uma patente sobre a tecnologia está pendente. A maneira ideal de proliferar a tecnologia seria através de um padrão formal, mas mesmo sem isso, ela poderia ser amplamente adotada se dois ou mais grandes fornecedores a licenciassem, disse Shin.
Stephen Lawson cobre tecnologias móveis, de armazenamento e de rede para
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