Wi-Fi via les espaces blancs

L'Internet sans fil longue portée et à faible coût pourrait bientôt être fourni en utilisant le spectre radio autrefois réservé aux chaînes de télévision. Les plans d'un réseau informatique qui utilise des espaces blancs, qui sont des fragments vides du spectre dispersés entre les fréquences utilisées, seront présentés aujourd'hui à ACM SIGCOMM 2009 , une conférence de communication tenue à Barcelone, en Espagne.

Espaces blancs : L'accès à Internet sur des portions inutilisées du spectre de la télévision pourrait fournir une bonne connectivité à longue portée dans les zones rurales et aider à combler les lacunes des réseaux urbains. Les chercheurs de Microsoft ont testé un nouveau protocole, appelé White Fi, à l'aide de l'appareil présenté ici.

Les stations de télévision diffusent traditionnellement sur des fréquences plus basses qui transportent des informations sur de plus longues distances. Cependant, avec la transition en cours des diffusions analogiques vers les diffusions numériques, plus de fréquences inutilisées s'ouvrent que jamais.

En exploitant ces fréquences plus basses, il devrait être plus facile de fournir un accès Internet haut débit dans les zones rurales et de combler les lacunes des réseaux Wi-Fi des villes. Par exemple, le spectre entre 512 mégahertz et 698 mégahertz, qui était à l'origine attribué aux chaînes de télévision analogiques de 21 à 51, offre une portée plus longue que le Wi-Fi conventionnel, qui fonctionne à 2,4 gigahertz. Imaginez le potentiel si vous pouviez vous connecter à votre routeur [Internet] domestique jusqu'à un mile, dit Ranveer Chandra , membre du Networking Research Group de Microsoft Research à l'origine du projet.

La FCC a décidé en novembre dernier que les entreprises pouvaient construire des appareils qui transmettent sur des espaces blancs, mais a également imposé des exigences strictes selon lesquelles cela ne devrait pas interférer avec les diffusions existantes, à la fois des stations de télévision et d'autres appareils sans fil qui fonctionnent dans le même spectre. Chandra et ses collègues ont conçu un ensemble de protocoles, qu'ils appellent White Fi, pour surmonter avec succès les obstacles réglementaires et techniques délicats liés à l'utilisation des espaces blancs.

C'est un paradigme totalement différent pour les réseaux sans fil, dit Chandra. Jusqu'à présent, dans les réseaux sans fil, on vous donnait un spectre et vous le partageiez avec tout le monde. Tout le monde était une partie prenante égale. Maintenant, vous avez ce spectre où il y a certaines personnes qui sont les principaux utilisateurs.

L'un des principaux obstacles pour le groupe de Chandra était de gérer un réseau de différents appareils ; dans le passé, les travaux se concentraient sur l'envoi et la réception de signaux entre des appareils individuels sur des espaces blancs.

La configuration d'un groupe d'appareils pour communiquer sur des fréquences d'espaces blancs est une proposition plus compliquée, car les appareils d'espaces blancs doivent trouver le spectre disponible, qui peut changer en fonction de l'endroit et du moment où l'appareil fonctionne. Les chercheurs ont conçu un système composé d'un point d'accès sans fil, comme le routeur utilisé dans les réseaux Wi-Fi, et les appareils mobiles qui communiquent avec lui.

White Fi est conçu pour que chaque appareil mesure les conditions du spectre qui l'entoure et travaille avec les autres pour trouver les fréquences disponibles. Étant donné que les interférences peuvent survenir à tout moment, le système peut passer à une autre tranche de spectre si nécessaire.

Certains des défis auxquels le groupe a été confronté sont dus à la nature indéfinie des fréquences des espaces blancs. . Les chercheurs ont conçu leurs algorithmes pour déterminer la quantité idéale de bande passante de fréquence à utiliser pour une diffusion, en équilibrant le désir d'un signal fort contre la possibilité d'interférence avec les fréquences voisines. Ils ont également dû concevoir un moyen pour les appareils mobiles de trouver un signal à partir d'un point d'accès.

L'une des parties les plus importantes du système White Fi est un protocole permettant de gérer les collisions entre différents signaux (en particulier ceux des microphones sans fil, qui peuvent s'allumer à tout moment). Même un seul paquet d'interférences est suffisant pour produire des perturbations audibles pour un microphone. Même si les interférences n'affectent qu'un seul appareil sur le réseau, des réglementations strictes interdisent à tous les appareils du réseau d'utiliser ce canal. Les chercheurs ont contourné ce problème en concevant le point d'accès de manière à ce qu'il maintienne un canal de secours. Si un autre utilisateur est détecté, le périphérique d'espace blanc ou le point d'accès bascule immédiatement sur le canal de sauvegarde, qui réaffecte l'utilisation de la bande passante selon les besoins.

Peter Steenkiste , professeur d'informatique à l'Université Carnegie Mellon spécialisé dans les réseaux, déclare que les travaux antérieurs sur les espaces blancs se sont concentrés sur la résolution d'un problème à la fois. Ce que je trouve très intéressant dans ce document, c'est qu'il a vraiment examiné comment vous mettez en place un système complet, dit-il.

Steenkiste ajoute qu'il y a beaucoup de problèmes pratiques qui les préoccupent. En particulier, dit-il, les chercheurs n'ont pas supposé un environnement idéal et contrôlé pour leur système. Ils ont plutôt pris en compte des problèmes tels que le bruit de mesure et le comportement imprévisible des microphones sans fil. [La recherche] a une réponse à chaque question, dit Steenkiste.

Chandra dit que son groupe a récemment reçu une licence expérimentale de la FCC qui leur permet de construire un prototype de système White Fi sur le Microsoft Research Campus à Redmond, WA. Ils prévoient d'envoyer leurs conclusions à la FCC dans l'espoir que les données aideront à déterminer les futures réglementations sur les espaces blancs. Chandra note qu'étant donné que la transition de la télévision analogique à la télévision numérique se produit dans le monde entier, il existe un grand intérêt international pour les expériences américaines sur les espaces blancs. Les chercheurs et les entreprises du monde entier recherchent des technologies pour tirer parti des fragments de spectre qui s'ouvriront dans les années à venir, dit-il.

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