Новый контроль перегрузок с низкой задержкой для сотовых сетей

Интенсивное движение на узких дорогах может быть одной из основных причин заторов, и это относится и к сетям связи. Если собрано больше данных, чем допустимая емкость данных, появляется задержка связи. Это оказывает разрушительное влияние на интернет-сервисы на базе 5G, такие как автомобили с автоматическим управлением, автономные роботы и удаленная хирургия.

Исследовательская группа во главе с профессором Kyunghan Lee из Школы электротехники и вычислительной техники в UNIST предложила новый метод, который может уменьшить проблемы перегрузки в сетевой среде. Команда представила свою последнюю работу, известную как «ExLL: протокол перегрузки со сверхнизкой задержкой для мобильной сотовой сети» на ACM CoNEXT '18, который состоялся в Ираклионе, Греция, 6 декабря 2018 года.

По мнению исследовательской группы, новая технология отличается превосходной производительностью по сравнению с Google Biblio (BBR), который известен как лучший протокол передачи с малой задержкой. Оценка производительности и проверка протокола связи проводились как дома, так и за рубежом в сотрудничестве с исследовательской группой профессора Сангта Ха из Университета Колорадо в Боулдере, которая может похвастаться испытательным центром мобильной сети связи.

Задержка связи — это явление, при котором необработанные данные накапливаются в сети, передача данных задерживается, когда больше данных, чем может обработать сеть. Это также называется «раздуванием буфера». Когда в центре обработки данных или в сети мобильной связи наблюдаются переполнения буфера, передача пакетов задерживается и эффективность обмена данными и качество обслуживания снижаются.

Решением этой проблемы является метод «протокола передачи с низкой задержкой». Это способ понять ситуацию в сети и отрегулировать объем передачи данных и уменьшить задержку. Чтобы понять объем передачи данных (пропускную способность сети), который может обрабатываться сетью в прошлом, использовался метод исследования состояния сети путем увеличения или уменьшения количества передачи в единицу времени.

Объем передачи данных регулируется с учетом изменения производительности задержки в соответствии с увеличением или уменьшением объема передачи. Однако BBR от Google не достиг идеальной минимальной (самой медленной) производительности при отправке максимально допустимых данных сети (максимальной скорости передачи данных).

«Трудно достичь идеальной производительности из-за неэффективности самого поиска в существующей технике», — сказал Шиник Парк, первый автор исследования. «Эта технология — смартфон». Мы решили проблему, изменив только протокол передачи терминалов мобильной связи».

Исследователи сосредоточились на разработке «разрешенной пропускной способности сети» для эффективного протокола передачи с малой задержкой. Если данные отправляются только настолько, насколько пропускная способность сети разрешена терминалом мобильной связи, данные не будут накапливаться без необходимости. Для этого мы наблюдали структуру пакетов, полученных терминалом мобильной связи, и непосредственно определяли пропускную способность сети мобильной связи.

«В сетях LTE структура количества данных, принимаемых за миллисекунду, и интервал прибытия пакетов в течение этого времени различны», — говорит Джунсон Ким, доктор философии. программа в области компьютерных наук. «Это зависит от ресурсов, выделенных базовой станции, и условий канала, поэтому можно узнать разрешенную пропускную способность сети, проанализировав ее, и, если время наблюдения отличается, это можно применить к сети 5G».

Если вы знаете только допустимую пропускную способность сети (базовый уровень), следующий шаг будет простым. Терминал мобильной связи напрямую передает вычисленную ссылку на сервер, и сервер напрямую управляет величиной передачи данных терминала мобильной связи. Если текущая пропускная способность меньше разрешенной пропускной способности сети, это быстро увеличит пропускную способность. Если текущая пропускная способность сети почти достигнута, она будет точно увеличена.

«ExLL может устранить неэффективность в процессе поиска и реализовать сети с очень низкой задержкой», — говорит профессор Ли. «Это существующий протокол передачи с малой задержкой, который играет важную роль в дистанционной хирургии, дистанционном управлении беспилотниками и автономной навигации на основе 5G».

Между тем, исследование протокола передачи с малой задержкой неуклонно развивалось после того, как концепция буферного буфера была определена в 2011 году, что привело к BBR Google. Google включил BBR в качестве одного из своих транспортных протоколов с 2016 года, а недавно добавил BBR в Google Cloud Platform (GCP). Это напоминает принятие Google собственных протоколов разработки (SPDY, QUID) в стандартах HTTP / 2 и HTTP3, которые являются технологиями веб-передачи.