代数方法如何能让带宽提高10倍！

大学研究人员把无线网络的带宽提高了一个数量级，这样的提升既不是通过增加基站，或占用更多频谱得到的，也不是依靠提高发射功率，只是利用代数方法消除了重复发送丢失数据包所带来的网路阻塞。

通过为移动设备提供新方法来解决丢失数据的问题，这种技术不仅去除了浪费带宽的处理过程，而且也可以把来自Wi-Fi和LTE的数据流无缝整合在一起——相对于其他要来回切换的方法来说是一个飞跃。“任何IP网络都可以从这项技术中获益，” NBC环球的研发副总裁Sheau Ng说。

据领导此项研究的麻省理工电子研究实验室教授Muriel Medard称，在最近几个月，已经有数家公司获得了相关技术的授权，但细节受限于保密协议还不能公布。此技术的要素是由麻省理工、葡萄牙波尔图大学、哈佛大学、加州理工，以及慕尼黑工业大学的研究者共同开发的。技术授权通过麻省理工与加州理工合作创办的一家名为 Code-On Technologies的创业公司进行。

此技术要解决的问题十分重大而且日趋严重：例如，在波士顿平常的一天中，有3%的数据包会由于干扰或拥挤而丢失掉。丢失的数据包不但导致自身的延迟，还会产生新的往返网络流量来代替这些数据包，从而加剧原有的问题。

这项名为编码TCP的技术的实在好处在纽约到波士顿的Acela列车上得到了展现。这趟车一直以网络连接状况差而著称。通过增加有效带宽——即单位时间内传送的数据量，Medard和学生们可以流畅地观看YouTube视频，而其他一些乘客却在奋力挣扎，试图连接上网络。“他们问我们‘你们怎么做到的？’我们回答‘我们是工程师！’”她开玩笑说。

更多严格的实验室研究展示了新技术的巨大作用。Medard的研究组在麻省理工通常丢包率为2%的Wi-Fi网络中对系统进行了测试，发现通常为1Mb/s的带宽可以扩展到16Mb/s。在丢包率为5%的网络环境中，例如高速移动的列车上，这种方法可以把带宽从0.5Mb/s扩展到13.5Mb/s。在丢包率为0的情况下，此技术就几乎没有任何好处了，但不丢包的无线网络是很罕见的。

Medard的工作“是一个重要的突破，有望显著提高带宽和蜂窝数据用户在信号覆盖不佳情况下的体验质量，”罗格斯大学无线通信网络实验室主任Dipankar "Ray" Raychaudhuri说。他预计这种技术在未来的2到3年内将会获得广泛的应用。

为了在此期间测试该技术，Medard的研究组在亚马逊云上设立了代理服务器。IP网络流量被送到亚马逊进行编码，然后作为手机上的一个应用进行解码。她说，如果把此项技术直接内建在发射器和路由器上，将会带来更好的收益。这种技术也可以用来合并来自于Wi-Fi和手机网络的流量，而不是让设备在两种频率间切换。

这项技术改变了数据包发送的方式。它发送的不是数据包，而是描述数据包系列的代数方程。

所以如果一个数据包丢失了，不用要求网络重新发送，接收设备自己就可以解析出丢失的数据。因为涉及到的方程既简单又是线性的，给手机、路由器或基站带来的运算压力是可以忽略的，Medard说。

技术在大规模付诸实用时是否也能获得实验室中所见的收益仍有待观察，但据未参与此项研究的NBC高管Ng说，技术带来的改进如此巨大，意味着一次突破。“如果你在实验室里也只是发现了一点点改进，工程师们是会持有怀疑态度的。但看看他们在实验室中做到了什么，这肯定是数量级上的进步，当然是非常鼓舞人心的。”Ng说。

如果此项技术能如预期那样在大范围的实际应用中发挥作用。它将有助于预防频谱危机。思科称到2016年，移动数据传输流量将会增长18倍，而贝尔实验室的预测则要更高，认为将会增长25倍。美国联邦通信委员会称，可用的无线频率谱段将会在数年内耗尽。

Medard没有说这项技术能够避免频谱危机，但她解释说现有的系统是非常低效的。“在你考虑获取更多资源之前，肯定有一些非常严重的低效问题是可以进行补救的。”

她说当她的研究组成员们在Acela列车中上网时，他们看的YouTube视频是一群大学生在玩真人版的愤怒的小鸟游戏。“视频的质量很好，但内容的质量就不是我们能解决的问题了，”Medard说。