Une percée dans la bande passante

Les chercheurs universitaires ont amélioré la bande passante sans fil d'un ordre de grandeur, non pas en ajoutant des stations de base, en exploitant plus de spectre ou en augmentant la puissance de l'émetteur, mais en utilisant l'algèbre pour éliminer la tâche d'obstruction du réseau consistant à renvoyer les paquets de données abandonnés.

En offrant de nouvelles façons aux appareils mobiles de résoudre les données manquantes, la technologie élimine non seulement ce processus inutile, mais peut également tisser de manière transparente des flux de données à partir du Wi-Fi et du LTE, un bond en avant par rapport aux autres approches qui basculent. Tout réseau IP bénéficiera de cette technologie, déclare Sheau Ng, vice-président de la recherche et du développement chez NBC Universal.

Plusieurs entreprises ont concédé sous licence la technologie sous-jacente au cours des derniers mois, mais les détails sont soumis à des accords de non-divulgation, a déclaré Muriel Medard, professeure au Laboratoire de recherche en électronique du MIT et leader dans l'effort. Des éléments de la technologie ont été développés par des chercheurs du MIT, de l'Université de Porto au Portugal, de l'Université de Harvard, de Caltech et de l'Université technique de Munich. La licence est effectuée via une startup MIT/Caltech appelée Technologies de code .

Le problème sous-jacent est énorme et croissant : lors d'une journée type à Boston, par exemple, 3 % des paquets sont abandonnés en raison d'interférences ou de congestion. Les paquets abandonnés provoquent des retards en eux-mêmes, puis génèrent un nouveau trafic réseau aller-retour pour remplacer ces paquets, ce qui aggrave le problème d'origine.

Les avantages pratiques de la technologie, connue sous le nom de TCP codé, ont été observés lors d'un récent test effectué sur un train New York-Boston Acela, connu pour sa mauvaise connectivité. En augmentant leur bande passante disponible, c'est-à-dire la quantité de données pouvant être relayées sur une période donnée, Medard et ses étudiants ont pu regarder des vidéos YouTube sans blip tandis que d'autres passagers avaient du mal à se connecter. Ils nous demandaient « Comment avez-vous fait ça ? » et nous avons répondu « Nous sommes des ingénieurs ! », plaisante-t-elle.

Des études de laboratoire plus rigoureuses ont montré de grands avantages. En testant le système sur les réseaux Wi-Fi au MIT, où 2% des paquets sont généralement perdus, le groupe de Medard a découvert qu'une bande passante normale d'un mégabit par seconde était portée à 16 mégabits par seconde. Dans une situation où les pertes étaient de 5 %, ce qui est courant sur un train à grande vitesse, la méthode a augmenté la bande passante de 0,5 mégabits par seconde à 13,5 mégabits par seconde. Dans une situation sans perte, il y avait peu ou pas d'avantage, mais les scénarios sans fil sans perte sont rares.

Le travail de Medard est une percée importante qui promet d'améliorer considérablement la bande passante et la qualité de l'expérience pour les utilisateurs de données cellulaires confrontés à une faible couverture de signal, a déclaré Dipankar Ray Raychaudhuri, directeur du Winlab à l'Université Rutgers (voir Pervasive Wireless ). Il s'attend à ce que la technologie soit largement déployée d'ici deux à trois ans.

Pour tester la technologie en attendant, le groupe Medard a mis en place des serveurs proxy dans le cloud Amazon. Le trafic IP a été envoyé à Amazon, encodé, puis décodé en tant qu'application sur les téléphones. L'avantage pourrait être encore meilleur si la technologie était intégrée directement dans les émetteurs et les routeurs, dit-elle. Il pourrait également être utilisé pour fusionner le trafic provenant des réseaux Wi-Fi et de téléphonie cellulaire plutôt que de forcer les appareils à basculer entre les deux fréquences.

La technologie transforme la façon dont les paquets de données sont envoyés. Au lieu d'envoyer des paquets, il envoie des équations algébriques qui décrivent des séries de paquets. Ainsi, si un paquet est manquant, au lieu de demander au réseau de le renvoyer, le périphérique de réception peut résoudre lui-même le paquet manquant. Étant donné que les équations impliquées sont simples et linéaires, la charge de traitement sur un téléphone, un routeur ou une station de base est négligeable, explique Medard.

Il reste à voir si les gains observés en laboratoire peuvent être obtenus dans un déploiement à grande échelle, mais le fait que les améliorations aient été si importantes suggère une percée, déclare Ng, le cadre de NBC, qui n'a pas été impliqué dans la recherche. En laboratoire, si vous ne trouvez qu'une petite marge d'amélioration, les ingénieurs seront sceptiques. En regardant ce qu'ils ont fait en laboratoire, il s'agit certainement d'une amélioration de l'ordre de grandeur – et c'est certainement très encourageant, dit Ng.

Si la technologie fonctionne comme prévu dans les déploiements à grande échelle, elle pourrait aider à prévenir un resserrement du spectre. Cisco Systems indique que d'ici 2016, le trafic de données mobiles sera multiplié par 18, et Bell Labs va plus loin, prévoyant une croissance d'un facteur 25. La Commission fédérale des communications des États-Unis a déclaré que le spectre des fréquences sans fil disponibles pourrait s'épuiser d'ici quelques ans.

Medard ne dit pas que la technologie empêchera un resserrement du spectre, mais elle note que le système actuel est extrêmement inefficace. Il y a certainement de très graves inefficacités auxquelles il faut remédier avant d'envisager d'acquérir plus de ressources, dit-elle.

Elle dit que lorsque son groupe s'est mis en ligne sur l'Acela, la vidéo YouTube qu'ils ont regardée était celle d'étudiants jouant à une version réelle du jeu vidéo Angry Birds. La qualité de la vidéo était bonne. La qualité du contenu, nous n'avons pas résolu, dit Medard.

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