Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В проекте разрабатывались и исследовались методы доступа к каналу, а также алгоритмы для их настройки для обеспечения гарантированно низких задержек в беспроводных локальных сетях. Был исследован механизм вытеснения (англ. preemption), предложенный в рамках разработки стандарта Wi-Fi следующего поколения. Основной целью данного механизма является обеспечение гарантированно низкой задержки данных в условиях высокой загруженности сети и необходимости приоритетной обработки трафика, генерируемого приложениями реального времени (англ.: Real-Time Application, RTA). Механизм вытеснения состоит в том, что точка доступа, передающая низкоприоритетный кадр, разделяет кадр на несколько подкадров, между которыми предусмотрены интервалы вытеснения: короткие промежутки времени, когда канал свободен. Станция при наличии RTA-кадров может в течение интервала вытеснения начать передачу RTA-кадра, а точка доступа, передав подтверждение, через короткий интервал времени может продолжить передачу прерванного неприоритетного кадра. Поскольку в течение интервала вытеснения передающему устройству необходимо переключиться в режим приема для обнаружения RTA-кадра, в гетеродине этого устройства может произойти сдвиг фазы. Для продолжения приема неприоритетного кадра необходимо восстановление синхронизации. В рамках Задачи 1.1 разрабатывался эффективный механизма восстановления синхронизации между передатчиком и приемником после завершения интервала вытеснения без передачи RTA-кадра, обеспечивающего минимальные накладные расходы. Был предложен и исследован механизм повторной преамбулы, с которой должны начинаться подкадры после пустых интервалов вытеснения. Было предложено два формата повторной преамбулы: полный (Full), повторяющий все поля начальной преамбулы с изменением информации о длительности кадра, и сокращенный, состоящий только из Long Training Fields (LTF). Был разработан экспериментальный стенд с использованием программно-определяемого радио (англ. Universal Software Radio Peripheral, USRP), на котором была реализована передача кадров с поддержкой механизма вытеснения. Экспериментальные исследования показали, что наличие интервала вытеснения приводит к незначительному ухудшению вероятности приема кадра, эффект от наличия интервала вытеснения не зависит от его положения внутри кадра для обоих форматов повторной преамбулы, а длительность интервала вытеснения в пределах от 16 до 400 мкс не влияет на эффект. Также показано, что количество интервалов вытеснения в течение одной передачи влияет на вероятность успешного приема. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что формат повторной преамбулы, состоящий только из LTF, обеспечивает как достаточную надежность повторной синхронизации, так и минимальные накладные расходы. Данный формат рекомендуется к использованию при реализации механизма вытеснения в сетях Wi-Fi следующего поколения. Полученные результаты были использованы в Задаче 1.3, в которой была разработана аналитическая модель передачи данных при использовании метода доступа к каналу с вытеснением, позволяющая найти пропускную способность, доступную станциям, передающим неприоритетные кадры, и квантиль задержки RTA-трафика при использовании механизма вытеснения. Было показано, что аналитическая модель дает достаточно точные результаты для квантилей задержки до порядка 0,99999, включительно, поэтому её можно использовать для выбора параметров механизма вытеснения и метода доступа к каналу. Даны рекомендации по выбору параметров метода доступа к каналу с вытеснением для доставки RTA-данных с требуемым квантилем задержки и с максимальной эффективностью использования канала точкой доступа. Показано, что метод доступа с вытеснением обеспечивает существенно большую пропускную способность сети, чем стандартный метод доступа к каналу EDCA с ограничением на время занятия канала TXOP limit. В рамках Задачи 2.1 предложен метод обслуживания трафика реального времени с помощью пространственного повторного использования радиоресурсов (англ.: Parameterized Spatial Reuse, PSR) с распределенной координацией точек доступа. Предложен алгоритм планирования ресурсов для сценария, когда две сети O1 и O2 обслуживают станции с несрочным трафиком, а третья сеть R обслуживает станции с RTA-трафиком. Точки доступа сетей O1 и O2 находятся вне зоны радиовидимости друг друга, а точка доступа R находится в зоне радиовидимости точек доступа O1 и O2 и может быть скоординирована с ними. Станции в разных сетях используют механизм PSR, который позволяет станции сети R передавать одновременно со станциями сетей O1 и O2, если при этом станция сети R снизит мощность передачи так, чтобы не создавать значительной интерференции с сигналами станций сетей O1 и O2. Предложенный алгоритм составляет согласованное расписание для сетей O1 и O2, определяя какие станции должны передавать одновременно, а какие должны передавать поодиночке, и находит порядок передачи пар или одиночных станций так, чтобы обеспечить минимальные задержки для RTA-станций. Для этого алгоритм классифицирует обычные станции на основе информации о допустимом уровне интерференции и мощности приёма кадров. Согласно результатам моделирования, разработанный алгоритм находит решение, близкое к оптимальному, и снижает максимальное значение задержки RTA-кадров более чем в 2 раза по сравнению с решением без координации точек доступа и случайным расписанием в сетях O1 и O2. Распределение ресурсов канала между обычными станциями остаётся справедливым. В рамках задачи 3.1 исследовался механизм пробуждения по расписанию с ограниченным резервированием (англ. Restricted Target Wake Time, R-TWT), предназначенный для обеспечения низких задержек при доставке высокоприоритетного трафика, такого как трафик виртуальной реальности (ВР). Для этого точка доступа устанавливает моменты времени (моменты R-TWT), пересечение которых собственной передачей запрещено всем станциям в сети. Таким образом, в момент R-TWT канал оказывается гарантированно свободен, а ВР-станция получает возможность приоритетного доступа к каналу для доставки ВР-трафика. Была разработана аналитическая модель сети Wi-Fi с механизмом R-TWT, которая позволяет найти зависимость пропускной способности пользовательских станций, передающих низкоприоритетные потоки кадров, от периода R-TWT. Было показано, что пропускная способность пользователей немонотонна относительно периода R-TWT, причем незначительное изменение периода R-TWT может значительно сказаться на пропускной способности сети. Также было показано, что увеличение максимальной длительности неприоритетной передачи позволяет уменьшить относительный перепад пропускной способности между локальными максимумами и минимумами. Это вызвано относительным уменьшением накладных расходов на доставку кадров данных.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В проекте разрабатывались и исследовались методы доступа к каналу, а также алгоритмы для их настройки, для обеспечения гарантированно низких задержек, требуемых приложениями реального времени (англ. Real-Time Application, RTA), в беспроводных локальных сетях. Перспективным методом обеспечения гарантированно низких задержек в беспроводных локальных сетях является механизм вытеснения (англ. preemption), предложенный в рамках разработки стандарта Wi-Fi следующего поколения. Данный механизм позволяет снизить время ожидания доступа к каналу за счет того, что длительные передачи данных от точки доступа разделяются на короткие кадры, между которыми предусмотрены интервалы времени, когда станции могут передать приоритетные кадры данных. В рамках проекта теоретические и практические исследования механизма вытеснения были расширены для совместного использования с технологией MIMO. Прототип устройства Wi-Fi с поддержкой механизма вытеснения был доработан для поддержки оценки канала 2х2 MIMO. Предложенная ранее форма повторной преамбулы была модифицирована для возможности восстановления синхронизации при передаче с использованием нескольких антенн. Рассмотрено несколько способов дополнительно сократить повторную преамбулу без потери ее функциональности. Была разработана аналитическая модель передачи данных при использовании метода доступа к каналу с вытеснением для случая, когда в сети есть несколько станций, передающих приоритетные данные и конкурирующих друг с другом за доступ к каналу. Модель позволяет найти распределение задержки доставки приоритетных данных от станций и пропускную способность, доступную для передачи данных точки доступа. Даны рекомендации по выбору параметров механизма вытеснения, позволяющих обеспечить требуемый квантиль задержки для приоритетных данных и при этом максимизировать доступную точке доступа пропускную способность. Метод доступа к каналу с вытеснением был также исследован в пересекающихся сетях Wi-Fi 8. Рассматривался сценарий, когда в одной сети есть станции, которым необходимо обеспечить низкую задержку и высокую надежность доставки данных, и при этом требуется обеспечить достаточно высокую пропускную способность во второй сети. Была разработана аналитическая модель передачи данных для такого сценария и был предложен подход по выбору параметров метода доступа для доставки приоритетных данных с требуемым квантилем задержки, при которых не происходит снижения пропускной способности точки доступа во второй сети по сравнению со случаем, когда она не использует механизм вытеснения и применяет стандартные параметры метода доступа к каналу для обычного трафика. В проекте предложен метод обслуживания RTA-трафика с помощью пространственного повторного использования радиоресурсов (англ.: Parameterized Spatial Reuse, PSR) с распределенной координацией точек доступа. Предложен алгоритм планирования ресурсов для сценария, где одна сеть обслуживает RTA-трафик, и еще несколько обычных сетей обслуживают несрочный трафик. Количество обычных сетей может быть больше двух. Точки доступа обычных сетей находятся вне зоны радиовидимости друг друга, а точка доступа RTA-сети находится в зоне радиовидимости их всех и скоординирована с ними через отдельный интерфейс. Точки доступа обычных сетей одновременно передают триггер-кадры, определяя порядок передач. RTA-станции могут передавать параллельно с передачами в обычных сетях используя PSR, если после уменьшения мощности их передача остается надежной. Разработанный алгоритм составляет согласованное расписание передач так, чтобы пропускная способность обычных сетей не падала ниже заданного ограничения. Он поэтапно объединяет станции в группы для одновременной передачи и составляет расписание с минимальными задержками RTA-станций. Алгоритм значительно снижает максимальную задержку по сравнению с ранее разработанными решениями и близость к оптимальному решению. Другим исследованным механизмом является механизм R-TWT (англ.: Restricted Target Wake Time). R-TWT позволяет запретить пересечение всеми передачами определенных моментов R-TWT, что должно сократить время ожидания доступа к каналу RTA-трафика. В рамках проекта были исследованы различные способы выполнения требований к качеству обслуживания ВР-трафика и максимизации пропускной способности пользователей при помощи R-TWT. Было показано, что для передачи ВР-кадров следует разрешать точке доступа пересекать своими передачами моменты R-TWT, а получение доступа к каналу начинать сразу при получении ВР-кадра без ожидания момента R-TWT. Было предложено составлять расписание, используя несколько последовательностей R-TWT и учитывая особенности ВР-трафика. Было показано, что использование малого числа моментов R-TWT для доставки небольших ВР-кадров и их группировка вблизи момента получения ВР-кадра позволяет достичь наибольшей пропускной способности пользователей из-за меньшего ограничения длительностей их передач. В рамках проекта исследованы гетерогенные сети индустриального Интернета вещей, в которых RTA-станции передают срочные данные в одном канале с пользователями, генерирующими насыщенный трафик. Для снижения энергопотребления RTA-станции используют механизмы энергосбережения TWT и R-TWT, которые позволяют устройствам «просыпаться» и обмениваться данными только внутри интервалов обслуживания (R-)TWT SP, а остальное время находиться в спящем режиме и экономить энергию. Разработана аналитическая модель, оценивающая вероятность доставки кадра RTA-станции за заданное время и пропускную способность для пользователей. С помощью модели определены оптимальные параметры доступа к каналу для пользователей и длительность периода повторения интервалов (R-)TWT SP, максимизирующие пропускную способность для пользователей при выполнении ограничений на долю кадров RTA-станций, не доставленных за заданное время. Сравнительный анализ эффективности механизмов TWT и R-TWT позволил выявить сценарии, в которых целесообразно использовать первый или второй механизм.