科學(xué)家神奇公式:無線網(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(duì)伍在10月23日完成了一個(gè)壯舉：他們在沒有增大發(fā)射功率，沒有 增加接入點(diǎn)，沒有使用更寬的頻帶的情況下，將無線網(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(rèn)為將會對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(xiàn)象幾乎消失。在有線網(wǎng)絡(luò) 中，丟包率一般可以忽略，但是在無線網(wǎng)絡(luò)中丟包率是影響傳輸性能的大問題。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上， 用手機(jī)訪問無線網(wǎng)絡(luò)丟包率會接近5%。

丟包，無線網(wǎng)絡(luò)的大問題

對TCP網(wǎng)絡(luò)有了解的朋友都應(yīng)該知道，丟包是一件很頭痛的事，因?yàn)閬G包以后接收方必須等待發(fā)送方重傳這個(gè)數(shù)據(jù)包。當(dāng)丟包率升高以后，隨之而來的延遲和重傳會令網(wǎng)絡(luò)傳輸性能大幅下降。這就是無線網(wǎng)絡(luò)在隔了一堵墻或者在一列高速行駛的列車上會變得緩慢的原因之一。

研究人員通過被命名為“編碼TCP”的方法使丟包不會導(dǎo)致高延遲以及頻繁重傳。具體的方法現(xiàn)在是保密的，并且已經(jīng)被數(shù)間公司申請了相關(guān)專利。簡單來 說，我們的TCP數(shù)據(jù)包中具有編號，而TCP包中包裹著IP包，通過路由器解析IP包頭的IP地址以后發(fā)送出去。如果接收方發(fā)現(xiàn)TCP數(shù)據(jù)包中的編號并不 是預(yù)想中的編號，那么將向發(fā)送者要求重傳，在正確的TCP包傳送過來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(shù)據(jù)包整合起來，轉(zhuǎn)化為一條描述這些數(shù)據(jù)包的線性代數(shù)方程。如果有部分?jǐn)?shù)據(jù)損失的話，接收方可以通過解開方程來恢復(fù)原來的數(shù)據(jù)，大大減少了重傳次數(shù)。根據(jù)研究人員所說，解開這條方程的過程“簡單而且是線性的”，也就是說并不會占用太多的CPU資源。

小編被線性代數(shù)折磨得要死的時(shí)候可沒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為1Mbps的傳輸速度上升到16Mbps，在5%丟包率的列車上，本來是0.5Mbps的無線傳輸速率增加到了13.5Mbps。

實(shí)際上，這種結(jié)果應(yīng)該算令人相當(dāng)高興，但是并沒到驚喜的程度。TCP協(xié)議原本就是為丟包率接近忽略不計(jì)的有線網(wǎng)設(shè)計(jì)的，并沒有過多的糾錯(cuò)功能。只有 無線網(wǎng)才需要額外的糾錯(cuò)技術(shù)。而這種技術(shù)在低丟包率的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不會起太大作用，比如說，在一個(gè)空曠房間里，一臺802.11n路由器并不會因?yàn)橛昧诉@個(gè) 技術(shù)而使300M帶寬變成3000M。不過考慮到低丟包率的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相當(dāng)罕見，TCP編碼無疑對于那些移動(dòng)通信業(yè)者來說是一個(gè)天大的喜訊。

目前編碼TCP還沒有經(jīng)過大規(guī)模的部署，不過這種技術(shù)的核心專利已經(jīng)由幾所硬件廠商所掌握，很可能在短時(shí)間內(nèi)就可以推出商業(yè)化產(chǎn)品。