数字经济·云上天堂，阿里云星云创业扶持活动圆满结束
06-18
MIT研究团队随着移动互联网的快速发展，人们在日常生活和工作中越来越离不开WiFi。
然而，当我们在公共场所连接WiFi信号时，肯定经常遇到这样的问题：网速慢，甚至还不如手机自带的4G。
并且随着接入公网的用户数量的增加，这个问题也变得越来越明显。
对此，来自麻省理工学院（MIT）计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的科研团队最近开发了一款“MegaMIMO 2.0”多信号接入点协作系统，可以在人口密集区域集成WiFi 。
网速提升3倍以上，有效解决这一问题。
其实大家应该都知道，传统方案在人口密集地区WiFi速度很差的原因是：网络带宽有限，共享的人越多，分配给大家的就越少。
因此，为此，通常采用以下解决方案：在人口密集区域部署多个接入点，分担接入压力。
然而，这种简单粗暴的解决方案并不有效。
这是因为WiFi信号作为一种电磁波，以一定的固定频率发射到太空。
当多个信号源同时出现在同一空间，且又发出相同频率、不同相位的信号时，很容易造成信号干扰。
这里所谓的“同频异相”的情况是非常容易出现的（因为保证同频比较简单，但是保证同相却很难）。
如图动画所示，在频率不变的情况下，随着两个波形相位的变化，连续变化大多数情况下不但不能增强信号强度，反而会造成信号不同程度的衰减。
同频异相波形的干扰对于该方案，由于除了2.4GHz的常见频率路由器外，5GHz频率也逐渐被大家所接受。
如果将这两个不同频率的信号交叉覆盖，就可以有效避免这个问题。
。
不过，这也带来了一个新的问题：5GHz频段的信号虽然很少使用，也不容易造成信号干扰，但频率太高，波长太短，绕射能力很弱。
因此，在结构复杂、围墙较多的城市，公共区域其实并不适合。
另一种避免信号干扰的方法是多个接入点之间的分时复用，即每个时间点实际上只有一个路由器在工作，其他路由器处于休息状态。
这种方法虽然保证了不同频率之间互不干扰，但却削弱了多个接入点的协同作用。
因此，在人口密集地区提高网速效果甚微。
基于这一现状，麻省理工学院的研究人员开发了MegaMIMO 2.0，这是一个用于相同频率和相位的多个接入点的协作系统。
MegaMIMO 2.0协作解决方案左侧为传统干扰频谱，右侧为使用MegaMIMO 2.0后的无干扰频谱。
与传统方法相比，该系统的一个重要变化是同步不同信号源的信号相位。
研究人员使用特殊的信号处理算法，通过相互反馈和重新校正过程，逐步将每个信号源的发射相位调整为统一的步调。
这样多个接入点就可以传输相同频率和相位的信号，大大提高了空间内的WiFi网络速度。
据队长介绍，原因其实很简单。
这就像同时打开房间里的两台收音机来收听同一个 FM 频道。
通常播音员的声音无法同步。
我们所做的并不是改变播音员原来的声音，而是稍微调整了播音员声音的时间点。
MegaMIMO 2.0的硬件外观与标准路由器类似。
同样由主处理器、实时基带处理系统、信号收发器等主要模块组成，但内部集成的算法有较大不同。
团队成员在十多平米的房间内布置了4个独立接入点和4个模拟接入用户进行实际测试。
结果表明，采用MegaMIMO 2.0系统的WiFi速度可以达到传统布局方式的1%，提升3倍以上。
目前，研究人员正在进一步优化MegaMIMO 2.0系统，以实现成功商业化的最终目标。
同时，团队也在寻找扩大MegaMIMO 2.0系统容量的方法，并计划在未来实现十多个路由器协同工作，带来更快的数据传输速度的目标。
雷锋网相信，在科学家的不断努力下，未来大型会议、比赛场地等人员密集区域的WiFi体验将会越来越好。
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