Вайфайные пути: современная техника мешает внедрению сетей нового поколения
Ученые выяснили, что современные смартфоны и ноутбуки популярных производителей не поддерживают механизм, который требуется для совместной работы этих гаджетов рядом с будущими устройствами Wi-Fi 7. Речь об "интервалах тишины", которые нужны, чтобы соблюдать строгое расписание при передаче данных на технику и тем самым избежать задержек. Эксперимент показал, что современные приборы часто игнорируют эти интервалы или неверно определяют их параметры, что создаст проблемы, например, для приложений виртуальной реальности в сетях нового поколения.
Соблюдайте тишину
Ученые из Института проблем передачи информации имении А.А. Харкевича (ИППИ) РАН исследовали, как смартфоны и ноутбуки разных версий, выпущенные с 2012 по 2023 год, взаимодействуют с сетью Wi-Fi 7. Как пояснили специалисты, сегодня в жилых домах и в общественных местах используется Wi-Fi шестого или более ранних поколений. Однако скорость передачи данных по этой сети недостаточно стабильна, а задержки слишком высоки для работы приложений дистанционного управления, виртуальной реальности или новых мобильных игр. В качестве альтернативы и разрабатывается новая технология. Принцип ее работы заключается в том, что роутер выделяет каждому устройству определенный интервал времени, в течение которого ему разрешено передавать данные, а всем остальным гаджетам — нет. Благодаря этому можно добиться стабильно высокой скорости доставки данных и ограничить задержки.
Однако современные устройства — компьютеры и телефоны — не способны "соблюдать график" и могут вторгаться в чужие временные отрезки, создавая помехи и замедляя передачу данных. Чтобы расписание все-таки соблюдалось, в технологии Wi-Fi 7 предложено защищать его с помощью механизма "интервалов тишины". Его принцип заключается в том, что точка доступа может объявлять интервалы (пользователь при работе с устройством их не заметит), в течение которых компьютерам и телефонам запрещено передавать информацию.
— Ранее этот механизм использовался в основном для измерения свойств беспроводного канала, и неполное его соблюдение некритично сказывалось на производительности сети. Поэтому неясно, как современные устройства реагируют на этот механизм в новых условиях, — рассказал "Известиям" участник проекта, сотрудник Института проблем передачи информации РАН и студент МФТИ Андрей Баранников.
Ученые проверили, как смартфоны и ноутбуки поддерживают этот механизм. Авторы разделили устройства на пять групп. В одну вошли телефоны и ноутбуки Apple, например iPhone 12, работающие под управлением операционных систем macOS и iOS. В другие четыре включили устройства Android: Samsung, Xiaomi, Huawei, Acer и Lenovo. Часть из них корректно реагировала на интервалы тишины, поступающие с небольшой частотой, а часть — нет. Например, ноутбук Acer Aspire 5 соблюдал тишину, но начинал заданный интервал существенно раньше, чем нужно, тем самым совершенно не попадая в его пределы.
Ученые выяснили, что современные смартфоны и ноутбуки популярных производителей не поддерживают механизм, который требуется для совместной работы этих гаджетов рядом с будущими устройствами Wi-Fi 7. Речь об "интервалах тишины", которые нужны, чтобы соблюдать строгое расписание при передаче данных на технику и тем самым избежать задержек. Эксперимент показал, что современные приборы часто игнорируют эти интервалы или неверно определяют их параметры, что создаст проблемы, например, для приложений виртуальной реальности в сетях нового поколения.
Соблюдайте тишину
Ученые из Института проблем передачи информации имении А.А. Харкевича (ИППИ) РАН исследовали, как смартфоны и ноутбуки разных версий, выпущенные с 2012 по 2023 год, взаимодействуют с сетью Wi-Fi 7. Как пояснили специалисты, сегодня в жилых домах и в общественных местах используется Wi-Fi шестого или более ранних поколений. Однако скорость передачи данных по этой сети недостаточно стабильна, а задержки слишком высоки для работы приложений дистанционного управления, виртуальной реальности или новых мобильных игр. В качестве альтернативы и разрабатывается новая технология. Принцип ее работы заключается в том, что роутер выделяет каждому устройству определенный интервал времени, в течение которого ему разрешено передавать данные, а всем остальным гаджетам — нет. Благодаря этому можно добиться стабильно высокой скорости доставки данных и ограничить задержки.
Однако современные устройства — компьютеры и телефоны — не способны "соблюдать график" и могут вторгаться в чужие временные отрезки, создавая помехи и замедляя передачу данных. Чтобы расписание все-таки соблюдалось, в технологии Wi-Fi 7 предложено защищать его с помощью механизма "интервалов тишины". Его принцип заключается в том, что точка доступа может объявлять интервалы (пользователь при работе с устройством их не заметит), в течение которых компьютерам и телефонам запрещено передавать информацию.
— Ранее этот механизм использовался в основном для измерения свойств беспроводного канала, и неполное его соблюдение некритично сказывалось на производительности сети. Поэтому неясно, как современные устройства реагируют на этот механизм в новых условиях, — рассказал "Известиям" участник проекта, сотрудник Института проблем передачи информации РАН и студент МФТИ Андрей Баранников.
Ученые проверили, как смартфоны и ноутбуки поддерживают этот механизм. Авторы разделили устройства на пять групп. В одну вошли телефоны и ноутбуки Apple, например iPhone 12, работающие под управлением операционных систем macOS и iOS. В другие четыре включили устройства Android: Samsung, Xiaomi, Huawei, Acer и Lenovo. Часть из них корректно реагировала на интервалы тишины, поступающие с небольшой частотой, а часть — нет. Например, ноутбук Acer Aspire 5 соблюдал тишину, но начинал заданный интервал существенно раньше, чем нужно, тем самым совершенно не попадая в его пределы.
Проблемная передача
Таким образом, ученые считают, что крайне проблематично защитить передачу данных будущими устройствами Wi-Fi 7 от помех, создаваемых нынешними компьютерами и телефонами, многие из которых неправильно определяют положение интервалов тишины во времени или не воспринимают их вовсе. В результате уже существующие устройства не смогут соблюдать очередность и будут нарушать чужой приоритет на использование канала, задерживая трафик реального времени.
— Мы надеемся, что наша работа привлечет внимание к проблеме несоответствия некоторых механизмов Wi-Fi 7 реальным сценариям использования. Исправление выявленных нами эффектов не требует больших усилий, нужно лишь, чтобы об этой проблеме узнали крупные производители операционных систем и сетевого оборудования. Мы будем рады помочь индустриальным специалистам найти решение и улучшить функциональность нового поколения Wi-Fi так, чтобы конечные пользователи не столкнулись с замедленной передачей данных, — сказал Андрей Баранников.
В целом это перспективный стандарт, но пока с его работой всё не до конца ясно, считает аналитик Fintech Lab Сергей Вильянов. Его главная задача — создавать единый канал связи из нескольких частотных диапазонов.
— Плюс там есть надежда вообще отказаться от legacy, то есть от поддержки старых стандартов. Сейчас наличие в сети устройств с Wi-Fi 5 ощутимо тормозит работу Wi-Fi 6. Вот и хотят сделать так, чтобы Wi-Fi 7 вообще игнорировал старые стандарты, — отметил он, комментируя исследование ученых.
По словам эксперта, в России есть проблемы со стандартом предыдущего поколения — Wi-Fi 6. Вполне возможно, теперь от него откажутся, поскольку особого смысла в нем нет.
Несмотря на то что технологию стандартизировали еще летом 2020-го, первые роутеры-прототипы на его базе начали появляться на выставках электроники лишь в 2022–2023 годах. Совсем недавно, в сентябре-октябре, появились первые адаптеры Wi-Fi 7 для настольных компьютеров и ноутбуков, рассказал "Известиям" главный редактор Ferra.ru Евгений Харитонов.
— Не лучше дела обстоят и с Wi-Fi 7 — роутерами: настоящие, разработанные с учетом этого стандарта, по информации лидеров рынка (Qualcomm, Broadcom, Realtek), появятся во II–III кварталах 2024 года, — полагает эксперт.
Исследование проблемы передачи данных актуально, но стоит отметить, что сам по себе стандарт еще пока не утвержден финально: Wi-Fi Alliance, объединение главных производителей компьютерной техники, унифицировал Wi-Fi 7 лишь до конца 2025 года, подчеркнул специалист.
Результаты исследования ИППИ РАН, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Sensors.
