«Stayin’ alive, stayin’ alive»: новый протокол увеличит радиус возможного использования Wi-Fi на 60 метров

В нашем блоге мы часто говорим ^[1] об устройстве различных сетевых протоколов. Сегодня расскажем об ONPC, который расширяет возможности Wi-Fi-сетей. Под катом о том, как он работает.

^[2]
/ Unsplash / Jadon Kelly ^[3]

Как появился протокол

Инженеры из Университета Бригама Янга в США работали над исследовательским проектом в сфере медицины, который требовал установки датчиков в домах участников эксперимента. Датчики передавали данные мониторинга по Wi-Fi и размещались на границе приема роутера.

Иногда IoT-устройства «выпадали» из сети на продолжительное время. Однажды работе датчика помешала корзина с бельем — она заблокировала сигнал. Поэтому специалистам из вуза понадобился механизм, который определял, работоспособно устройство или сломалось и его нужно заменить.

Решением стал ^[4] новый RF ^[5]-протокол ONPC — On-Off Noise Power Communication. Он работает поверх 802.11 Wi-Fi и определяет статус устройства на основании частотных колебаний в сетевом шуме. Новый подход позволил работать с гаджетами, которые установлены за пределами стандартного радиуса подключения Wi-Fi-роутера и удалены от него на 67 метров.

Как он работает

Когда датчик передает данные, общий уровень шума в беспроводной сети возрастает. И наоборот, шум уменьшается, когда трансляция пакетов прекращается. Инженеры университета разработали ^[6] программный контроллер для роутеров, который учитывает эту особенность при мониторинге сети.

Систему назвали Stayin' Alive и она управляет функциональностью ONPC. Когда контроллер понимает, что давно не получал данные от IoT-устройства, он переключает роутер в режим ONPC и ищет в эфире специальный идентификационный шум. Этот шум формируется ^[7] за счет включения и выключения трансмиттера смарт-девайса через определенные промежутки времени.

^{Пара материалов из нашего блога на Хабре:}

• Dat — что это за протокол, и кто его использует ^[1]
• В каких странах «самый медленный» интернет и кто исправляет ситуацию в труднодоступных регионах ^[8]
• «Любит и не любит»: DNS over HTTPS ^[9]

Последовательность транслируется каждый раз, когда IoT-устройство отключается от Wi-Fi. Когда контроллер обнаруживает в эфире соответствующий идентификатор, то делает вывод, что девайс исправен — просто не сети. В противном случае он направляет уведомление администратору о потенциальной поломке.

Особенности ONPC

Разработчики говорят, что их протокол пока обладает низкой пропускной способностью — он передает всего один бит за секунду. Однако они продолжат работу над технологией. В перспективе система найдет применение не только как механизм мониторинга работоспособности умных устройств.

На её основе можно построить датчики гаражных ворот, мониторы качества воздуха, системы орошения и многие другие небольшие смарт-гаджеты. Им вполне достаточно однобитного канала, чтобы включаться и выключаться.

Авторы также отмечают, что в некоторых случаях ONPC может снижать пропускную способность сети на 20%. Всему виной технология множественного доступа CSMA ^[10], которая приостанавливает передачу кадров при смене режима роутера. Хотя скорость падает только для устройств в непосредственной близости от точки доступа Wi-Fi.

Аналогичные решения

Помимо ONPC, существуют и другие решения для передачи данных на большие расстояния. Среди наиболее перспективных можно отметить MAC-протокол LoRaWAN, который используют для сбора данных с гаджетов интернета вещей: счётчиков и сенсоров. В конце лета инженеры из Испании побили рекорд дальности передачи для LoRaWAN-устройств. Они отправили пакет ^[11] на расстояние в 766 километров. Трансляция велась с реостата на базовую станцию на лыжном курорте в горах.

/ Unsplash / Webaroo ^[12]

Но хотя протокол LoRaWAN и способен передавать данные на значительно большие расстояния, чем Wi-Fi, он использует более низкие частоты и требует специфической инфраструктуры для работы.

ONPC, в свою очередь, совместим с обычными роутерами. Команда инженеров из Университета Бригама Янга даже отмечает ^[13], что в перспективе их решение можно применить к другим беспроводным технологиям, например Bluetooth. Правда, пока неизвестно, как протокол проявит себя в среде с сильным «шумовым загрязнением» вроде торговых центров, где сконцентрировано большое количество смартфонов.

^{О чем мы пишем в корпоративном блоге VAS Experts:}

• IPv6 — технология настоящего или будущего ^[14]
• Как детектировать Brute Force в сети оператора ^[15]
• DNS over HTTPS – безопасность или сложность в работе ^[16]

Автор: VAS Experts

Источник ^[17]