Simple Algebra macht Drahtlosnetze 10x schneller

Einem internationalen Forscher-Team ist es gelungen, die Datenübertragungsrate bei drahtlosen Verbindungen stark zu steigern, ohne, dass mehr Sendeleistung oder ein größeres Spektrum benötigt werden. Das Ergebnis ihrer Arbeit eröffnet möglicherweise einen Weg, die Bandbreite in WLANs und Mobilfunknetzen durch ein simples Software-Update signifikant zu steigern. Um dies zu erreichen, haben die Wissenschaftler den Umgang mit verlorengegangenen IP-Paketen deutlich verändert, berichtete das Magazin 'Technology Review'.

Für gewöhnlich erfolgt aktuell eine Rückmeldung, dass ein bestimmtes Paket nicht beim Empfänger angekommen ist. Der Sender schickt es dann erneut los. Das kann gerade bei IP-Netzwerken mit hohen Verlustraten - wie beispielsweise bei einem sich schnell bewegenden Smartphone in Mobilfunknetzen - zu hohen Latenzen führen.

Um dieses Problem zu lösen, griffen sie Forscher nun auf einfache Mathematik zurück. Statt der Pakete selbst werden algebraische Formeln geschickt, die deren Lösungen den jeweiligen Inhalten entsprechen. Geht nun ein Teil davon verloren, muss dieser nicht noch einmal versandt werden. Statt dessen wird auf Seiten des Empfängers schlicht eine Gleichung mit Unbekannten gelöst.

Diese Methode erfordert beim Empfänger somit zwar etwas mehr Rechenleistung, allerdings sind die jeweiligen Aufgaben immer noch einfach genug, um moderne Computingsysteme nur minimal zu belasten. Die höhere Bandbreite erwies sich im Verhältnis dazu als riesiger Gewinn.

In ersten praktischen Tests in den WLANs am renommierten Technologie-Institut MIT, in denen im Durchschnitt nur zwei Prozent der Pakete verloren gehen, konnte die Übertragungsrate von normalerweise einem Megabit pro Sekunde auf bis zu 16 Megabit pro Sekunde gestiegern werden. Während man in kabelgebundenen lokalen Netzwerken, in denen es fast keine Paketverluste gibt, kaum einen Vorteil feststellen konnte, reichte die Leistungssteigerung in einem schnell fahrenden Zug und einer Mobilfunkverbindung 0,5 Megabit pro Sekunde auf 13,5 Megabit pro Sekunde.

Einen praktischen Test führten die Wissenschaftler unter anderem in der Eisenbahnverbindung zwischen New York und Boston durch, die für ihre schlechte Netzabdeckung berüchtigt ist. Sie konnten hier ohne einen Ruckler problemlos YouTube-Streams ansehen, was die anderen Reisenden, die kaum eine stabile Verbindung erhielten, in Erstaunen versetzte. "Sie fragten uns: 'Wie habt ihr das gemacht?'. Und wir antworteten: 'Wir sind Ingenieure'", berichtete die MIT-Professorin Muriel Medard.

Neben dem MIT waren auch die Universität Porto in Portugal, die Harvard University, das Caltech-Institut und die Technische Universität München an dem Projekt beteiligt. Die Technologie soll bereits an eine Reihe von Unternehmen lizenziert worden sein. So besteht durchaus die Chance, dass sie in absehbarer Zeit in Mobilfunknetzen zum Einsatz kommt und die Übertragungsraten via UMTS/HSPA und LTE spürbar verbessert.