کاهش تأخیر ارتباطات در شبکه‌های بی‌سیم توسط MIT

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ پژوهشگران دانشگاه MIT به تازگی موفق به طراحی یک روش کنترل تراکم را در شبکه‌های بی‌سیم طراحی کرده‌اند که امکان کاهش زمان تأخیر و افزایش کیفیت فیلم، چت تصویری، سرگرمی‌ها و سایر خدمات تحت وب را فراهم می‌کند.

تاکنون برنامه‌های کنترل تراکم اطلاعات بسیاری به منظور اجرای نرم و سریع‌تر خدمات تحت وب ایجاد شده‌اند که سعی دارند بر اساس بازخورد دریافتی از مسیریاب‌های شبکه،تراکم موجود در پهنای باند و بسته‌های اطلاعاتی رمزنگاری شده این کار انجام دهند. این داده‌ها تعیین می‌کنند که چگونه بسته‌ها با سرعت بیشتری در بستر شبکه حرکت کنند.

با وجود این تصمیم‌گیری در مورد یک نرخ ارسال مناسب بسیار سخت است. برای مثال فرستنده‌ها هیچ‌گاه نمی‌خواهند بیش از اندازه محافظه‌کار باشند؛ بنابراین در یک شبکه که سرعت انتقال اطلاعات آن بین 500 کیلوبایت تا 2 مگابایت در ثانیه متغیر است، همواره با کمترین نرخ ممکن داده‌ها را ارسال می‌کنند؛ اما این موضوع باعث خواهد شد تا برای نمونه محتوای ویدئویی در حال پخش از کیفیت بسیار پایینی برخوردار باشد. از طرف دیگر اگر فرستنده با بالاترین نرخ ممکن اطلاعات را ارسال کند، ممکن است کل شبکه را تحت تأثیر قرار داده و صفی طولانی از بسته‌های اطلاعاتی در حال انتظار به وجود آورد. تأخیر به وجود آمده در این حالت ممکن است تا حدی زیاد شود که برنامه یا سیستم مورد استفاده از کار بیفتد.

مسئله یاد شده در شبکه‌های بی‌سیم که به صورت پیوسته پیوندهای آن در گذر زمان تغییر می‌کنند و نمی‌توان ظرفیت آن را پیش‌بینی کرد، پیچیده‌تر می‌شود. در این شبکه‌ها عوامل مختلفی از جمله تعداد کاربران، مکان برج‌های سلولی، ساختمان‌های اطراف و ظرفیت‌هایی که در کسری از ثانیه از صفر تا دو برابر تغییر می‌کنند وجود دارد. به همین منظور محققان راهکاری را به نام «Accel-Brake Control» یا «ABC» ارائه دادند. طرحی ساده که می‌تواند توان  شبکه را تا 50 درصد افزایش و تأخیر به وجود آمده به دلیل تغییر پیوند زمانی را تا 50 درصد کاهش دهد.

در راهکار مذکور یک الگوریتم جدید طراحی شده است که مسیریاب‌ها را قادر می‌سازد تا به طور واضح مشخص کنند چه تعداد بسته اطلاعاتی باید از طریق یک شبکه عبور کند تا ازدحام به وجود نیامده و بتوان از ظرفیت کامل آن بهره گرفت. در این روش با استفاده از یک بیت که هم‌اکنون نیز در بسته‌های اطلاعاتی موجود است، می‌توانند داده‌هایی را که در یک صف میان برج مخابراتی و فرستنده قرار گرفته‌اند را به طور کامل مشاهده کرد. محققان هم‌اکنون برای آزمایش طرح خود در حال مذاکره با اپراتورهای شبکه هستند.

پراتش گویا (Prateesh Goyal)، یکی از محققان طرح یاد شده گفت:

در یک برج سلولی، ظرفیت داده‌ها به سرعت تغییر می‌کند و تأخیرهای گسترده‌ای را در دریافت خدمات به وجود می‌آورد. طرح‌های قدیمی برای انجام این کار بسیار کند هستند؛ اما در ABC با استفاده از یک بیت مشخص، می‌توان بازخورد کاملی را از این تغییرات دریافت کرد.

محققان در ابتدا تصمیم گرفته بودند برای دستیابی به هدف خود از بیت‌های موجود در بسته‌های اطلاعاتی که نرخ جریان داده را مشخص می‌کند به کار بگیرند؛ اما این موضوع به تغییر کامل زیرساخت‌های اینترنتی نیاز دارد. سپس طرح ABC را به وجود آورند. در این روش تنها یک بیت از هر بسته اطلاعاتی به کار گرفته می‌شود؛ اما کار را به همان شیوه مجموعه بیت‌های روش قبل انجام داده، اطلاعات را در زمان واقعی ارائه می‌دهند. در این حالت هر بسته در یک حلقه انتقال قرار می‌گیرد که در سمت فرستنده بیت آن به منظور کاهش یا افزایش سرعت انتقال علامت‌گذاری شده است؛ اما در زمان دریافت بسته، این بیت مشخص می‌کند که آیا باید سرعت افزایش بسته بعدی کاهش پیدا کند یا افزایش. این مسئله امکان بهره‌وری از ظرفیت کامل شبکه را فراهم می‌کند.

در روش مذکور اگر گیرنده فرمان شتاب را ارسال کند به این معنی است که بسته در زمان مناسب دریافت شده و یک ظرفیت اضافی وجود دارد. در نتیجه فرستنده 2 بسته را ارسال می‌کند یکی بسته فعلی و دیگر یک بسته اطلاعاتی جایگزین نمونه قبلی؛ اما اگر فرمان کاهش صادر شود، از ارسال بسته جایگزین جلوگیری به عمل می‌آید. به کمک این روش می‌توان نرخ انتقال اطلاعات را در کسری از ثانیه بین صفر تا دو برابر حالت معمول تغییر داد.

آزمایش‌ها نشان داد به کمک ABC می‌توان به توانی بین 30 تا 40 درصد بیشتر از راه‌کارهای سنتی دست پیدا کرد. همچنین در این روش حتی با حفظ همان توان عملیاتی گذشته میزان تأخیر 200 تا 400 درصد کاهش پیدا می‌کند.