科學(xué)家神奇公式:無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )速度提高10倍

一個(gè)由麻省理工，加州理工學(xué)院，哈佛大學(xué)以及幾所歐洲大學(xué)的研究人員所組成的研究隊伍在10月23日完成了一個(gè)壯舉：他們在沒(méi)有增大發(fā)射功率，沒(méi)有 增加接入點(diǎn)，沒(méi)有使用更寬的頻帶的情況下，將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的傳輸速率增加到了原先的10倍以上。這個(gè)成果被認為將會(huì )對LTE以及WiFi網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展產(chǎn)生重大影 響。



這個(gè)成果的關(guān)鍵是被稱(chēng)為“編碼TCP”的創(chuàng )新，科學(xué)家們研發(fā)了一種新的TCP編碼算法，這種算法令丟包率大大下降，丟包現象幾乎消失。在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò ) 中，丟包率一般可以忽略，但是在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中丟包率是影響傳輸性能的大問(wèn)題。麻省理工大學(xué)校園WiFi網(wǎng)絡(luò )的丟包率為2%，而在一列行駛得比較快的列車(chē)上， 用手機訪(fǎng)問(wèn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )丟包率會(huì )接近5%。

丟包，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的大問(wèn)題

對TCP網(wǎng)絡(luò )有了解的朋友都應該知道，丟包是一件很頭痛的事，因為丟包以后接收方必須等待發(fā)送方重傳這個(gè)數據包。當丟包率升高以后，隨之而來(lái)的延遲和重傳會(huì )令網(wǎng)絡(luò )傳輸性能大幅下降。這就是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在隔了一堵墻或者在一列高速行駛的列車(chē)上會(huì )變得緩慢的原因之一。

研究人員通過(guò)被命名為“編碼TCP”的方法使丟包不會(huì )導致高延遲以及頻繁重傳。具體的方法現在是保密的，并且已經(jīng)被數間公司申請了相關(guān)專(zhuān)利。簡(jiǎn)單來(lái) 說(shuō)，我們的TCP數據包中具有編號，而TCP包中包裹著(zhù)IP包，通過(guò)路由器解析IP包頭的IP地址以后發(fā)送出去。如果接收方發(fā)現TCP數據包中的編號并不 是預想中的編號，那么將向發(fā)送者要求重傳，在正確的TCP包傳送過(guò)來(lái)以前接收方必須等待這個(gè)正確的包。

而研究人員將這些數據包整合起來(lái)，轉化為一條描述這些數據包的線(xiàn)性代數方程。如果有部分數據損失的話(huà)，接收方可以通過(guò)解開(kāi)方程來(lái)恢復原來(lái)的數據，大大減少了重傳次數。根據研究人員所說(shuō)，解開(kāi)這條方程的過(guò)程“簡(jiǎn)單而且是線(xiàn)性的”，也就是說(shuō)并不會(huì )占用太多的CPU資源。

小編被線(xiàn)性代數折磨得要死的時(shí)候可沒(méi)想到這東西還能增加網(wǎng)速

在測試中，這種編碼方法令網(wǎng)絡(luò )性能有了大幅度提升。在2%丟包率的麻省理工大學(xué)校園網(wǎng)中，這種編碼方式使本來(lái)為1Mbps的傳輸速度上升到16Mbps，在5%丟包率的列車(chē)上，本來(lái)是0.5Mbps的無(wú)線(xiàn)傳輸速率增加到了13.5Mbps。

實(shí)際上，這種結果應該算令人相當高興，但是并沒(méi)到驚喜的程度。TCP協(xié)議原本就是為丟包率接近忽略不計的有線(xiàn)網(wǎng)設計的，并沒(méi)有過(guò)多的糾錯功能。只有 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)才需要額外的糾錯技術(shù)。而這種技術(shù)在低丟包率的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下不會(huì )起太大作用，比如說(shuō)，在一個(gè)空曠房間里，一臺802.11n路由器并不會(huì )因為用了這個(gè) 技術(shù)而使300M帶寬變成3000M。不過(guò)考慮到低丟包率的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境相當罕見(jiàn)，TCP編碼無(wú)疑對于那些移動(dòng)通信業(yè)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)天大的喜訊。

目前編碼TCP還沒(méi)有經(jīng)過(guò)大規模的部署，不過(guò)這種技術(shù)的核心專(zhuān)利已經(jīng)由幾所硬件廠(chǎng)商所掌握，很可能在短時(shí)間內就可以推出商業(yè)化產(chǎn)品。