人多的地方WiFi不给力?MIT研发了这样一款神器

2016-08-27 10:30:18     作者:恒亮      来源:雷锋网

以后人再多也不怕没信号了。

MIT的科研团队

随着移动互联网的急速发展,人们在日常生活和工作中越来越离不开WiFi。不过,当我们在某个公共场所链接上WiFi信号时,也一定高频率地遇到过这样一个问题:网速缓慢,甚至不如手机自带的4G。而且随着接入公共网络用户数的增多,这个问题就愈加明显。

对此,来自美国麻省理工学院(MIT)计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的一个科研团队日前研发出一款“MegaMIMO 2.0”多信号接入点协作系统,能将人群密集区的WiFi网速提高3倍以上,有效地解决了这一问题。

传统方案

其实关于人群密集区WiFi网速差的原因大家应该都知道:网络带宽是有限的,分享的人数越多,那么分到每个人手里的就越少。

于是,基于这个原因,通常都使用如下的解决方案:在人口密集的区域布置多个接入点以分担接入压力。然而这种简单粗暴的解决方式效果却不理想。这是因为WiFi信号作为一种电磁波,是以某种固定频率发射到空间中的。当同一空间内同时出现多个信号源,并且他们还发出同频率不同相位的信号,则很容易产生信号干扰。这里所谓“同频率不同相位”的情况非常容易出现(因为保证同频率相对简单,但同相位则很难),如动图所示,在频率不变的情况下,随着两个波形的相位持续变化,在多数情况下不但无法增强信号强度,相反会造成不同程度的信号衰减。

同频率不同相位波形的干扰

关于这个方案,由于现在除了2.4GHz常见频率路由器之外,5GHz频率已经逐渐被大家接受,如果采取这两个不同频率信号交叉覆盖的方式,则可以有效避免这一问题。然而这也同时引入一个新问题:由于5GHz频段的信号虽然使用少,不容易造成信号干扰,可是由于频率太高,波长太短,绕射能力很弱,因此在市内结构复杂墙壁较多的公共区域其实并不合适。

另一个避免信号干扰的方式就是多接入点之间分时复用,即每个时间点其实只有一台路由器实际工作,其他路由器休息。这种方式虽然确保了不同频率之间的无干扰,可是减弱了多接入点的协同效力。因此在人群密集区的网速提升作用不大。

基于这个现状,来自MIT的科研人员研发了同频率同相位情况下多接入点的协同合作系统MegaMIMO 2.0。

MegaMIMO 2.0协作方案

左侧为传统的干扰频谱,右侧为使用MegaMIMO 2.0之后的无干扰频谱

该系统相对传统做法的一个重要改变就是让不同信号源的信号相位也同步。科研人员通过一种特殊的信号处理算法,将每个信号源的发射相位通过相互反馈和再修正过程,逐渐调整到统一步调。这样就可以通过多接入点发射同频率同相位信号的方式,大大增加一个空间内的WiFi网速。

据团队的负责人解释称:道理其实很简单,就好像我们在一个房间同时打开两部收音机收听同一个FM频道,通常播音员的声音都是无法同步的。而我们所做的就是,并不改变播音员的原有声音,而是稍微调整了一下播音员发出声音的时机罢了。

MegaMIMO 2.0的硬件外形和标准路由器差不多,同样由主处理器,实时基带处理系统和信号收发器等主要模块组成,但内部集成的算法却大不一样。团队成员在一个十几平米的房间内布置了4个独立的接入点和4个模拟的接入用户进行实测。结果显示使用MegaMIMO 2.0系统的WiFi速度可以达到传统布局方式的330%,提高了3倍以上。

目前,研究人员正在进一步优化MegaMIMO 2.0系统,以达到最终成功走向商用的目的。同时团队也在想办法扩展MegaMIMO 2.0系统的容量,计划将来实现十几台路由器协同工作的目标,带来更快的数据传输速度。

雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注)相信,随着科学家们的不断努力,未来在大型会议和比赛现场等人群密集区的WiFi体验将变得越来越好。

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