Alfonso Maruccia

Reti wireless più veloci con l'algebra

Ricercatori statunitensi realizzano una nuova tecnica di trasmissione sulle reti senza fili in grado di incrementare enormemente la quantità di banda disponibile. I Megabit diventano decine di Megabit, il tutto grazie all'algebra

Roma - Lavorando in collaborazione con università statunitensi ed europee, ricercatori dell'MIT studiano l'incremento esponenziale della banda dati disponibile sulle connessioni wireless: il segreto, dicono, è servirsi di formule algebriche lineari per ridurre al minimo l'impatto dei pacchetti di dati persi durante le comunicazioni.

Piuttosto che affidarsi all'invio di singoli pacchetti di dati come da standard TCP/IP, gli scienziati dell'MIT hanno individuato il modo di trasmettere le descrizioni matematiche di tali pacchetti: la ricostruzione dei dati da parte del ricevente diventa più facile e la degradazione del segnale dovuta alla perdita di pacchetti si riduce all'osso.

Stando alle stime fornite dai ricercatori, adottando la nuova tecnica sarebbe possibile aumentare la quantità di byte trasferiti su reti wireless (si tratti di WiFi, 3G o LTE, poco importa) di decine di volte: gli esperimenti condotti sul campo hanno evidenziato incrementi di data rate da 1 Mbps a 16 Mbps quando i pacchetti di dati persi si misurano nel 2 per cento sul totale, mentre con un livello di degradazione del 5 per cento (valori tipici delle connessioni wireless in treno) si è passati da 9,5 Mbps a 13,5 Mbps.
Tra i notevoli vantaggi della nuova tecnica di trasmissione e ricezione dati c'è la possibilità di aumentare la velocità senza toccare minimamente l'hardware già in uso al momento. Inoltre, trattandosi di algebra lineare, il peso computazionale scaricato sugli apparati di rete ridurrebbe solo in minima parte le prestazioni degli stessi.

Viste le notevoli potenzialità della nuova tecnologia, infine, non stupisce che il numero di aziende e organizzazioni interessate a trarne vantaggio sia significativo: che si tratti di applicazioni governative (militari) o di reti cellulari sempre più congestionate, è probabile che le reti algebriche super-veloci faranno il loro debutto pubblico in tempi ragionevolmente rapidi.

Alfonso Maruccia
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17 Commenti alla Notizia Reti wireless più veloci con l'algebra
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  • http://daily.wired.it/news/scienza/2012/03/06/onde...

    "Una frequenza, un canale. Finora le trasmissioni radio o tv hanno funzionato così (salvo l’uso della tecnologia multiplexer per il digitale, quella che permette di dividere la banda di trasmissione su diversi circuiti). Ma da oggi questa equivalenza sarà notevolmente sbilanciata in favore del secondo termine: una frequenza, 11 canali o addirittura 55. Tutto grazie al lavoro del team di Fabrizio Tamburini dell’ Università di Padova, in collaborazione con i ricercatori dello Swedish Institute of Space Physics di Uppsala, in Svezia, che ha scoperto come attorcigliare le onde radio, dando loro la forma dei fusilli, per usare la similitudine proposta dagli stessi ricercatori........ "
    non+autenticato
  • - Scritto da: Pino
    > http://daily.wired.it/news/scienza/2012/03/06/onde
    >
    > "Una frequenza, un canale. Finora le trasmissioni
    > radio o tv hanno funzionato così (salvo l’uso
    > della tecnologia multiplexer per il digitale,
    > quella che permette di dividere la banda di
    > trasmissione su diversi circuiti). Ma da oggi
    > questa equivalenza sarà notevolmente sbilanciata
    > in favore del secondo termine: una frequenza, 11
    > canali o addirittura 55. Tutto grazie al lavoro
    > del team di Fabrizio Tamburini dell’ Università
    > di Padova, in collaborazione con i ricercatori
    > dello Swedish Institute of Space Physics di
    > Uppsala, in Svezia, che ha scoperto come
    > attorcigliare le onde radio, dando loro la forma
    > dei fusilli, per usare la similitudine proposta
    > dagli stessi ricercatori........
    > "

    Quello cui ti riferisci non è un'interpolazione algebrica del segnale (quindi software) di cui parla l'articolo senza peraltro dare idea dell'algoritmo in questione, ma un intervento fisico, quindi sull'Hardware, per "attorcigliare" (inviluppare) più portanti radio.

    Almeno così ho capito io dal testo dell'articolo.
  • essendo questa una tecnologia a "ricostruzione" del
    contenuto, pacchetto o datagramma che sia, mancante,
    propio come un sistema di dischi RAID tanto per fare un
    esempio, è logico che una parte dei dati trasmessi sarà
    destinata anche ai dati necessari alla ricostruzione del
    contenuto mancate(ovvero i dati ridondanti),
    aumentando il numero di dati non direttamente pertinenti alle informazioni trasmesse.
    In pratica aumenterà il traffico non necessario ma bensì
    destinato alla ridondanza, e dunque si "potrebbero" allungare
    i tempi per trasmettere un contenuto X.
    Dunque se l'algoritmo non sarà efficiente in termini di
    analisi del traffico perso, per assurdo si protrebbero avere
    peggioramenti e non miglioramenti nella velocità di trasmissione
    del flusso dati.
    In pratica se mi trovo solo con 1 o 2 terminali WiFi, oltre al AP
    o router che sia, e se l'algoritmo del nuovo sistema non se
    ne accorge, o lo fa in malomodo o in ritardo, allora potrei avere
    un allungamento del tempo di trasmissione e non il contrario.
    Logicamente nel calcolo dell'efficienza tale algoritmo dovrà
    necessariamente tenere conto anche dei disturbi presenti in
    quella determinata zona e in quel preciso momento.
    Insomma tutt'altro che banale e semplice da implementare.
    Comunque complimenti per la trovata, o meglio invenzione. ^_^
  • "ricercatori dell'MIT studiano l'incremento esponenziale della banda dati disponibile sulle connessioni wireless"

    "adottando la nuova tecnica sarebbe possibile aumentare la quantità di byte trasferiti su reti wireless"

    ora, o sono state aggiunte dopo il commento...
    oppure non era stato letto correttamente l'articolo.

    Quale delle due?

    Perché di cavi qui (ora, alle 11:08) non se ne parla enon c'é ambiguitá.
    non+autenticato
  • esponenziale???
    w l'algebra
    non+autenticato
  • E perché no?

    2° = 1 Mbit

    2^4 = 16 Mbit

    Evviva i commenti inutili:D
    non+autenticato
  • Ho letto l'articolo e quelli in inglese e mi sembra che l'articolo di PI sia fuorviante. Il fulcro del problema è che il protocollo TCP-IP è inefficiente nel caso di comunicazone con molti pacchetti persi (un canale che perde il 5% dei pacchetti è un canale pessimo). I ricercatori hanno sviluppato un nuovo algoritmo che a quanto si capisce sfrutta delle equazioni lineari per trasmettere i dati. Questo permette di ricostrure i pacchetti persi senza dover necessariamente ritrasmettere i pacchetti. In sostenza non incrementano la banda teorica del canale ma rendono la trasmissione molto più resitente al rumore, è questo che innalza la banda reale disponibile all'utente. Difatti loro parlano di comunicazioni wireless, comunicazioni usualmente molto disturbate. Nelle comunicazini via cavo (comunicazioni con errore del 0,00... %)questo algoritmo non porterebbe grandi vantaggi.
    non+autenticato
  • - Scritto da: Altro
    > Ho letto l'articolo e quelli in inglese e mi
    > sembra che l'articolo di PI sia fuorviante. Il
    > fulcro del problema è che il protocollo TCP-IP è
    > inefficiente nel caso di comunicazone con molti
    > pacchetti persi (un canale che perde il 5% dei
    > pacchetti è un canale pessimo). I ricercatori
    > hanno sviluppato un nuovo algoritmo che a quanto
    > si capisce sfrutta delle equazioni lineari per
    > trasmettere i dati. Questo permette di ricostrure
    > i pacchetti persi senza dover necessariamente
    > ritrasmettere i pacchetti. In sostenza non
    > incrementano la banda teorica del canale ma
    > rendono la trasmissione molto più resitente al
    > rumore, è questo che innalza la banda reale
    > disponibile all'utente. Difatti loro parlano di
    > comunicazioni wireless, comunicazioni usualmente
    > molto disturbate. Nelle comunicazini via cavo
    > (comunicazioni con errore del 0,00... %)questo
    > algoritmo non porterebbe grandi
    > vantaggi.

    Già! Ottimo Post!
  • E' tutta un'altra spiegazione questa (tra l'altro con meno righe dell'articolo originale).
    Grazie.
    non+autenticato
  • a me

    "servirsi di formule algebriche lineari per ridurre al minimo l'impatto dei pacchetti di dati persi durante le comunicazioni."

    pare abbastanza chiaro e più sintetico
    non+autenticato
  • infatti leggendo "descrizioni matematiche di tali pacchetti" a uno seno veniva in mente che si trattasse di semplice compressione
    non+autenticato
  • - Scritto da: Altro
    > Ho letto l'articolo e quelli in inglese e mi
    > sembra che l'articolo di PI sia fuorviante. Il
    > fulcro del problema è che il protocollo TCP-IP è
    > inefficiente nel caso di comunicazone con molti
    > pacchetti persi (un canale che perde il 5% dei
    > pacchetti è un canale pessimo).
    >I ricercatori
    > hanno sviluppato un nuovo algoritmo che a quanto
    > si capisce sfrutta delle equazioni lineari per
    > trasmettere i dati. Questo permette di ricostrure
    > i pacchetti persi senza dover necessariamente
    > ritrasmettere i pacchetti. In sostenza non
    > incrementano la banda teorica del canale ma
    > rendono la trasmissione molto più resitente al
    > rumore, è questo che innalza la banda reale
    > disponibile all'utente. Difatti loro parlano di
    > comunicazioni wireless, comunicazioni usualmente
    > molto disturbate. Nelle comunicazini via cavo
    > (comunicazioni con errore del 0,00... %)questo
    > algoritmo non porterebbe grandi
    > vantaggi.
    si e' circa cosi'... andrebbe enfatizzato il fatto che e sul TCP (non tutto lo stack) sul quale si concentrano... perche sono i fattori di congestione, modifica della finestra, rtt, resend dell'ACK ecc che rendono lento il tcp. Ovviamente cio viene fatto per renderlo reliable. Negli anni molti giochetti sono stati fatti per cercare di renderlo piu efficiente.
    Ma stavolta sono "impazziti". Cioe qui ci vedo un robusto stravolgimento nello stack tcp/ip in atto... almeno io la capisco cosi..
    Perche' fanno elaborazioni predittive sulla congestione per singolo pacchetto, piazzando un "encoder" e un "decoder" nei 2 peer al network layer, per mascherare le perdite e manipolare la congestione quando serve, al posto degli usuali meccanismi del TCP [xche il TCP abbassa il rate prendendo per congestione quella che e' perdita di pacchetti per altri motivi, essendo il media wireless]. Questo nelle simulazioni.

    Nello stadio finale pero' non mi e' chiaro se vogliono/pensano di lasciare l'ip e il tcp totalmente standard, e "ingannarli" con uno stadio sw piu basso (o messo tra l'ip e il tcp) (i suddeddi enc-decoder) oppure pensano a qualcosa di piu drastico
    non+autenticato
  • - Scritto da: bubba

    > Nello stadio finale pero' non mi e' chiaro se
    > vogliono/pensano di lasciare l'ip e il tcp
    > totalmente standard, e "ingannarli" con uno
    > stadio sw piu basso (o messo tra l'ip e il tcp)
    > (i suddeddi enc-decoder) oppure pensano a
    > qualcosa di piu
    > drastico

    La prima che hai detto.
    non+autenticato
  • Si credo sia propio così.
    Comunque non capisco se la ricostruzione avviene a mezzo
    di equazioni lineari, e dunque riguarda tutto il flusso
    di dati contenuto nei vari pacchetti del TCP, o se vi è
    anche dell'altro, volutamento non detto.
    Tipo potrebbe esserci anche un controllo a livello rete
    riguardo al flusso dei datagrammi ethernet o del loro
    incapsulamento nei frame WiFi.
  • - Scritto da: eleirbag
    > Si credo sia propio così.
    > Comunque non capisco se la ricostruzione avviene
    > a
    > mezzo
    > di equazioni lineari, e dunque riguarda tutto il
    > flusso
    > di dati contenuto nei vari pacchetti del TCP, o
    > se vi
    > è
    > anche dell'altro, volutamento non detto.
    > Tipo potrebbe esserci anche un controllo a
    > livello
    > rete
    > riguardo al flusso dei datagrammi ethernet o del
    > loro
    > incapsulamento nei frame WiFi.
    i layer piu bassi (phy eth, wifi) non sembrano essere toccati.
    Mi chiedevo (e qualcuno sopra ha risposto, dicendo che e' trasparente) se fosse trasparente all'attuale "forma" del datagramma IP e del payload TCP (quindi e' una manipolazione a un liv intermedio, per "ingannare" la gestione della congestione & co che sta 'sotto') oppure una vera variazione dello stack.
    non+autenticato
  • No non penso sia una manipolazione o variazione
    di nessun protocollo e a nessun livello.
    E' semplicemente una gestione efficiente e ridondante
    dei pacchetti/datagrammi persi a causa di collisioni o
    disturbi. Semplicemente si fa per dire!A bocca aperta
  • OK, "altro", mi hai chiarito i dubbi.