Современные смартфоны и ноутбуки могут помешать новым сетям Wi-Fi 7

Ученые выяснили, что современные смартфоны и ноутбуки от популярных производителей не поддерживают механизм интервалов тишины с той точностью, которая требуется для совместной работы этих устройств рядом с будущими устройствами Wi-Fi 7. «Интервалы тишины» в технологии Wi-Fi нужны, чтобы соблюдать строгое расписание при передаче данных на устройства и тем самым избежать задержек. Эксперимент показал, что современная техника часто игнорирует эти интервалы или неверно определяет их параметры, что создаст проблемы, например, для приложений виртуальной реальности в сетях Wi-Fi 7. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Sensors.

Сегодня в жилых домах и в общественных местах используется сеть 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 разрабатывается технология Wi-Fi 7. Принцип ее работы заключается в том, что роутер выделяет каждому устройству определенный интервал времени, в течение которого ему разрешено передавать данные, а всем остальным устройствам — нет. Благодаря этому можно добиться стабильно высокой скорости доставки данных для приложений реального времени 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 передачи данных 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, 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, и специалисты решили это выяснить.

Ученые из Института проблем передачи информации имени А.А. Харкевича РАН (Москва) исследовали, как смартфоны и ноутбуки разных версий, выпущенные с 2012 по 2023 год, поддерживают механизм интервалов тишины. Авторы разделили устройства на пять групп. В одну вошли телефоны и ноутбуки Apple, например iPhone 12, работающие под управлением операционных систем macOS и iOS. Когда роутер объявлял один большой интервал тишины длиной 0,02 секунды, устройства не передавали данные все это время, что полностью соответствует ожидаемому поведению. Однако, если интервал тишины составлял только 0,001 секунды — а именно такая длительность защитного интервала тишины предполагается в стандарте Wi-Fi 7, — устройства реагировали на него реже и начинали интервал раньше или позже требуемого. Кроме того, когда роутер объявлял более одного длительного интервала тишины каждые 0,1 секунды, устройства сохраняли тишину только во время первого из них. Таким образом, устройства из первой группы не соблюдали несколько интервалов тишины, что важно для поддержки приложений реального времени в сетях Wi-Fi 7.

В другие четыре группы вошли 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.

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 добиться, 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 по Wi-Fi», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Баранников, сотрудник Института проблем передачи информации РАН и студент МФТИ.